Miniaturisierte Biosensoren zur optischen und
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F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R F E R T I G U N G S T E C H N I K U N D A N G E W A N D T E M AT E R I A L F O R S C H U N G I F A M 1 1 Gedrucktes DNA-Microarray. 2 DNA-Linienstruktur gedruckt mittels Aerosol-Printing. 2 MINIATURISIERTE BIOSENSOREN ZUR OPTISCHEN UND ELEKTROCHEMISCHEN DETEKTION Hinsichtlich biologischer OberflächenOberflächenfunktionalisierung durch funktionalisierung auf kleinstem Raum gedruckte Sensoren bieten diverse maskenlose Druckverfahren in Verbindung mit der entsprechenden Die Detektion von kleinsten Substanz- Materialentwicklung und deren Eignung Fraunhofer - Institut für mengen kann mit Hilfe hoch empfindlicher zur Applikation von DNA-, Peptid- und Fertigungstechnik und biofunktionalisierter Sensorstrukturen Protein-Suspensionen große Vorteile Angewandte Materialforschung IFAM realisiert werden. Durch die hohe Spezifizität bezüglich eines bedarfsorientierten Einsatzes. Formgebung und Funktionswerkstoffe können die Sensoren entsprechend klein ausgelegt werden und lassen sich dadurch Biosensorfunktionalisierung Prof. Dr.- Ing. Matthias Busse einfacher in ein System integrieren. Zudem Wiener Straße 12 werden zur Sensorherstellung nur geringe Das Fraunhofer IFAM arbeitet interdisziplinär 28359 Bremen Materialmengen benötigt, welches einen an der Schnittstelle von Substrat- und enormen Kostenvorteil bietet. Ermöglicht Oberflächenstrukturierung und biologi- Kontakt: wird die Miniaturisierung durch die Appli- schen Anwendungen. Um Oberflächen Dr. Ingo Wirth | Dr. Ingo Grunwald kation nanoskaliger metallischer Materialien strukturiert zu biofunktionalisieren, werden bei der Sensorherstellung mittels Printing- maskenlose Drucktechnologien, wie Inkjet Telefon +49 421 2246 -232 Verfahren. In Kombination dieser Technik oder Aerosol Printing verwendet. Die zu Telefax +49 421 2246 -77 232 mit der Verwendung von biologischen verdruckende funktionelle Tinte wird aus ingo.wirth @ ifam.fraunhofer.de Detektormolekülen, wie zum Beispiel von den entsprechenden Substanzen wie DNA, Antikörpern oder Enzymen, können sowohl Peptiden, Proteinen oder anderen biolo- miniaturisierte als auch empfindliche Detek- gischen Materialien nach Kundenwunsch torsysteme erzeugt werden. formuliert. www.ifam.fraunhofer.de © Fraunhofer IFAM 3 4 Neben dieser direkten Biofunktionalisierung können Substratoberflächen auch gezielt Unser Angebot vorbehandelt bzw. mittels polymeren, keramischen oder metallischen funktionellen Beratung zur Fragen der Biofunktionali- Tinten vorstrukturiert werden, um dann sierung mittels Druckverfahren biologische Materialien gezielt anzukoppeln. Somit lassen sich biologische Materialien Substratauswahl, sowie Möglichkei- für miniaturisierte Biosensorik präzise, ten der Substratmodifizierung und schnell und fein strukturiert auch auf -vorstrukturierung nicht-planaren und flexiblen Oberflächen applizieren. Formulierung verdruckbarer biologi scher Tinten aus den gewünschten Unsere Printing-Technologien werden Materialien: DNA, Proteine (Antikörper, zum kompletten Aufbau des Biosensors Enzyme) eingesetzt. Nach der Applikation elektrisch leitfähiger Interdigitalstrukturen, aus Strukturierte Applikation biologischer beispielsweise Goldtinte, werden kleine Materialien auf planare und nicht- sensorische Bereiche zwischen der Inter- planare Oberflächen digitalstruktur mit Enzymen oder Proteinen bedruckt. Das immobilisierte biologische Applikation biologischer Sensoren System des Sensors wechselwirkt mit dem für optische und elektrochemische Analyten, woraufhin es zu einer Änderung Detektionen der elektrischen Leitfähigkeit kommt. Strukturcharakterisierung Gedruckte Biosensoren können sowohl für die optische als auch elektrochemische Prozessintegration, Wirtschaftlichkeits Detektion, beispielsweise von Gasen oder Flüssigkeiten eingesetzt werden. betrachtungen und Know-how-Transfer 3 Biofunktionalisierte Interdi- gitalmetallstruktur mit sensorischen Eigenschaften. 4 Gedruckte Struktur aus fluoreszenzmarkierten Proteinen.
