Bürstenlose DC-Servomotoren der Serie BX4,
Bürstenlose DC-Servomotoren der Serie BX4 positionieren Biologika-Proben im Miniatur-Labor. (Bild: Faulhaber)

Für solche Zwecke hat das schwedische Unternehmen Gyros das Analysegerät Gyrolab xPlore entwickelt. Auf den ersten Blick wirkt es wie ein großer Laserdrucker. Unter der Haube verbirgt sich jedoch ein Labor im Miniaturformat. Maria Hjortsmark, Marketingleiterin bei Gyros, erklärt: „Unsere Kunden kommen zum größten Teil aus der pharmazeutischen Industrie. Die Unternehmen nutzen das System zur Prüfung ihrer Biologika.“ Herzstück des Geräts bildet eine Kunststoffscheibe im CD-Format. Auf ihr findet die eigentliche Analyse der Proben statt. Die Scheibe enthält ein System von Kanälen, deren Durchmesser weniger als ein Millimeter beträgt. Mithilfe von Kapillar- und Zentrifugalkraft werden die Proben durch das Kanalsystem transportiert und dabei analysiert.

Das Analysegerät kann in jeder Phase der Entwicklung von Biologika eingesetzt werden, um einen neuen Wirkstoff zu analysieren – etwa in der Nährlösung der Zellen oder im Blut von Versuchstieren und Patienten. Bis zu 112 Datenpunkte lassen sich mit einer Kunststoffscheibe parallel erzeugen. Dank der Mikrostrukturen der Scheibe spart das Analysegerät dabei sowohl Probenmaterial als auch Reagenzien. Die Probenflüssigkeit wird in die Vertiefungen einer Mikrotiterplatte pipettiert und dann in das Instrument gesetzt. Ein Roboterarm transportiert die Probe anschließend auf die Kunststoffscheibe. Die Kapillarkraft saugt sie dort in den vorgesehenen Kanal. Für den Test wird nur eine winzige Menge der Flüssigkeit benötigt: Je nach Format der Scheibe sind es 20 oder 200 Nanoliter.

Die genaue Menge der Flüssigkeit wird direkt auf der Kunststoffscheibe abgemessen. Dazu erweitert sich der Kanal zu einer Kammer, die exakt das definierte Volumen fasst. An ihrem äußeren Ende befindet sich ein hydrophober Bereich. Er verhindert, dass die Flüssigkeit weiter in den Kanal hinein fließt. Nun beginnt die Scheibe zu rotieren. Die Zentrifugalkraft sorgt dafür, dass die Probenflüssigkeit, die sich oberhalb der Kammer befindet, durch einen Überlaufkanal abgeleitet wird. Anschließend erhöht das Gerät die Rotationsgeschwindigkeit soweit, dass die Probe die hydrophobe Barriere überwindet und in den nächsten Bereich übertritt. Nach demselben Prinzip werden dem Experiment weitere Reagenzien zugegeben und Waschvorgänge durchgeführt. Der komplette Versuch läuft automatisch ab, die mitgelieferte Software steuert die einzelnen Schritte. „Die Automatisierung reduziert nicht nur den Arbeitsaufwand, sondern auch die auftretenden Fehler“, ergänzt Maria Hjortsmark.

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