Wo?
Auf welche Substrate können wir dosieren, drucken und spotten?
Substrate für die Mikrodosierung
Die Bandbreite der Substrate für die Mikrodosierung ist praktisch unbegrenzt: von der Nitrocellulosemembran bis zur komplexen dreidimensionalen Mikrofluidik-Struktur. Unsere Mikrodosiersysteme passen sich jedem Substrat an.
Damit die Substrate bei den hochdynamischen Bewegungen des Achssystems stabil liegen, werden sie in der Regel mit Vakuumtischen oder kundenspezifischen Spannlösungen fixiert.
Typische Substrate
- Objektträger
- Polymer-Objektträger
- Siliziumwafer
- Biochemische Sensoren
- Halbleiter-Biochips
- Mikrotiterplatten
- Mikrokavitäten
- Mikronadeln
- Peptid-Chips
- Funktionalisierte Folien
- Diagnostikmembranen
- Mikrofluidik-Kartuschen
- Mikrofluidik-Kanäle
- Lab-on-a-Chip-Anwendungen
- 3D-gedruckte Strukturen
Lab-on-a-Chip-Anwendungen
Das Lab-on-a-Chip-Konzept, im Deutschen auch Chiplabor genannt, verändert die Diagnostik und erweitert die Einsatzmöglichkeiten von Biosensoren. Treiber der Entwicklung ist der Wunsch, mit einem einzigen Tropfen Körperflüssigkeit direkt vor Ort zu analysieren. Marktreife Produkte gibt es bereits – oft kostengünstige Kunststoffbauteile mit integrierten Biomolekülen für Bindung und Nachweis. Berührungsloses Liquid Handling bringt Biomoleküle und Reagenzien effizient in die Mikrostrukturen des Chips.
Einweg-Biochips
Im Spritzguss gefertigte Chips sind beliebt für die Massenproduktion preislich wettbewerbsfähiger Multiparameter-Diagnostiktests. Weil die immobilisierten Biomoleküle der teuerste Teil solcher Chips sind, ist in der Produktion das Handling von pL- oder nL-Aliquots Pflicht – ebenso wie ein schneller Flüssigkeitsauftrag. Beides zusammen gelingt nur mit berührungslosem Liquid Handling.
Mikrotiterplatten
Eine klassische Anwendung im medizinischen Labor sind ELISA-Tests im mittleren bis großen Maßstab. Moderne, effizientere Verfahren analysieren 100, 200 oder sogar 400 Parameter pro Well statt nur einem. Das spart viel Geld, Zeit und vor allem Kunststoffabfall. Lesen Sie dazu unsere Application Note zum Spotten in Mikrotiterplatten. Schlüsseltechnologie ist das berührungslose Liquid Handling. Weil unsere iONE-Spotter auf allen drei Achsen mit schnellen magnetischen Linearantrieben ausgestattet sind, sind sie der bevorzugte Spotter für die Hochdurchsatz-Produktion.
Biosensoren
Biosensoren sind mit Lab-on-a-Chip-Bauteilen verwandt, stehen aber auch für sich – und ihr weltweiter Markt wächst. Auf die Größe kommt es an: je kleiner und leichter, desto besser. Auch niedrige Produktionskosten zählen. Spezifität und Sensitivität des Nachweises bestimmen die immobilisierten Biomoleküle, die die nachzuweisenden Zielmoleküle spezifisch binden und so einfangen. Sie in Lösung auf winzige Elektroden aufzubringen, ist eine der anspruchsvollsten Aufgaben in der Produktion – und die berührungslose Dosierung die Methode der Wahl. Strukturen von nur 50 µm lassen sich einzeln ansteuern und gezielt benetzen, ohne die benachbarten, tabuisierten Flächen zu treffen.
Membranen
Membranen zur Immobilisierung von Biomolekülen sind in Biochemie und Molekularbiologie eine etablierte Methode für den Nachweis von Proteinen und Nukleinsäuren. PVDF und Nitrocellulose sind die gängigsten Materialien, der Western Blot die bekannteste Anwendung. Obwohl es sie seit vielen Jahren gibt, sind sie so verbreitet wie eh und je. Beide bieten auf mikroskopischer Ebene eine große Oberfläche, an die viele Biomoleküle ohne chemische Hilfsmittel sehr gut binden. Der berührungslose Auftrag vieler verschiedener Biomoleküle auf engstem Raum ist möglich und erlaubt effiziente Nachweise. Ein prominentes Beispiel sind Allergietests mit mehreren hundert statt nur wenigen bekannten Allergenen.
Objektträger
Objektträger sind der Standardträger für viele verschiedene Anwendungen – darunter immobilisierte Microarrays aus Oligonukleotiden für die Genexpressionsanalyse, Peptiden für die Epitopkartierung und Proteinen für das Autoantikörper-Screening. Lesen Sie dazu unsere Application Note. Hunderte oder Tausende verschiedene Biomoleküle in einem einzigen Versuch statt nur weniger: Das hat eine neue Ära der Forschung eröffnet. DNA-, Peptid- und Protein-Microarrays sind bis heute leistungsfähige Forschungswerkzeuge. Für ihre Produktion übertragen kontaktbasierte wie berührungslose Mikrodosierer die Biomoleküle auf die Oberfläche des Objektträgers.
Droplet-Microarray-Objektträger
Droplet Microarrays sind transparente, planare Arrays auf Objektträgern mit einer patentierten Oberflächenbeschichtung, die definierte, voneinander getrennte Tropfen auf flüssigkeitsabweisendem Hintergrund entstehen lässt. Wässrige Lösungen bleiben wegen der extrem hohen Oberflächenspannung in diesen hydrophilen Spots gefangen. Die Tropfen haften stabil, selbst wenn das Droplet Microarray geschüttelt oder auf den Kopf gedreht wird. Die Technologie erlaubt viele verschiedene Muster mit 80 bis 6048 Spots pro Array und Arbeitsvolumina von 5000 nL bis hinunter zu 10 nL.
Kundenspezifische Oberflächen
Die Oberflächen von Biochips und Biosensoren sind alles andere als standardisiert – anders als bei berührungslos druckenden Bürodruckern, bei denen Papier das Ziel ist. Kundenspezifische Oberflächen können Glas, Keramik oder Silikon sein, Nanosensor-Oberflächen und alle Arten von Kunststoff. Oft sind diese Oberflächen durch Kaltplasmabehandlung oder andere Verfahren der Oberflächenmodifizierung aktiviert. Auch die Geometrie rund um die Zielfläche ist alles andere als standardisiert. Deshalb müssen Dosiertechnik, Roboterplattform und Steuerungssoftware in der Produktion anpassbar und hochflexibel sein.