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On-Chip-Durchflusszytometer mit integrierter Photonik ebnet den Weg
für Zellanalysen mit hohem Durchsatz
Skalierbare On-Chip-Detektion
von menschlichen
weißen Blutkörperchen
Imec, ein weltweit führendes Forschungs- und Innovationszentrum für Nanoelektronik und digitale Technologien, und
die Sarcura GmbH, ein österreichisches Technologie-Startup, präsentieren ihren Proof-of-Concept eines On-Chip-Durchflusszytometers
mit integrierter Photonik.
Abbildung 1.
Abbildung des
On-Chip-Durchflusszytometers.
Diese Innovation, die am 20.05.2024 in Scientific Reports, einem
Teil der Nature Publishing Group, veröffentlicht wurde, bietet eine
einzigartige Plattform für die Erkennung und Diskriminierung
menschlicher Leukozyten und bedeutet einen großen Schritt auf
dem Weg zu einer kostengünstigen, skalierbaren und hochgradig
parallelisierten Zellanalyse.
Die genaue Identifizierung menschlicher Zellen ist ein Schlüsselvorgang
in der modernen Medizin, der für dasVerständnis von
Krankheitsmechanismen und die Entwicklung gezielter und personalisierter
Behandlungen von entscheidender Bedeutung ist. Mit
dem Aufkommen der Zellproduktion können jetzt lebende Zellen
so bearbeitet werden, dass sie als Behandlungsmittel dienen, insbesondere
bei bahnbrechenden Therapien wie der CAR-T-Immunzelltherapie
gegen Krebs. Die Fähigkeit, diese therapeutischen
Zellen in komplexen Zellprodukten mit hohem Durchsatz zu identifizieren,
ist entscheidend und oft zeitkritisch.
Die Methode der Wahl ist heute die Durchflusszytometrie, die
eine Charakterisierung von Zellpopulationen auf der Grundlage der
physikalischen und chemischen Eigenschaften einzelner Zellen ermöglicht,
während sie an einem Laser vorbeifließen. Die derzeitige
Umsetzung beinhaltet jedoch sperrige Instrumente, komplexe und
manuelle Arbeitsabläufe (die ein Kontaminationsrisiko darstellen)
und hohe Betriebskosten. Diese Herausforderungen behindern die
Abbildung 2: (links) Schematischer Querschnitt des Chip-Schichtstapels, der die Lichteinkopplung in den Chip, die Beleuchtung
der Zellen sowie die Erfassung und Detektion der Zellstreusignale zeigt. (rechts) Experimentelles Streudiagramm einer
vollständigen mononukleären Probe aus peripherem Blut, gemessen mit dem On-Chip-Durchflusszytometer.
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