Zentrifugalmikrofluidische Lateral Flow Immunoassays zur schnellen Entzündungsdiagnostik in der Tiermedizin (Akronym: CentriPhase Transfer)

• Antragsteller: Dr. Jan Heise; Professor Dr.-Ing. Nils Paust
• Fachliche Zuordnung: Tiermedizin
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 533092356

Der Lateral Flow Immunoassay (LFIA) ist eine äußerst etablierte Technologie (z.B. SARS-CoV-2 Antigen-Schnelltests im Zusammenhang der Corona Pandemie) um das Vorhandensein eines Moleküls qualitativ nachzuweisen. Bei vielen Anwendungsfällen, zum Beispiel bei der Bestimmung des Schweregrades einer Entzündung, besteht allerdings der Bedarf, direkt vor Ort schnellstmöglich das Vorkommen der Analyten in einer Probe auch quantitativ sehr genau zu ermitteln. Vor diesem Hintergrund wurden in dem vorausgegangenen Projekt CentriPhase eine Technologie erarbeitet, die die Funktionsweise von LFIAs stark erweitert und zwar dahingehend, dass die Analyten hochsensitiv über einen sehr großen dynamischen Bereich sehr schnell quantifiziert werden können. Im Gegensatz zu Standard-LFIAs, bei der die Durchströmung des Teststreifens durch Kapillarkräfte - welche z.B. je nach Befüllungsgrad oder lokaler Porosität variieren - hervorgerufen wird, nutzt die CentriPhase Technologie Zentrifugalkräfte. Der Teststreifen rotiert um ein Rotationszentrum und die zu analysierende Probe wird mit Hilfe mikrofluidischer Strukturen durch den Teststreifen geleitet. Durch die zentrifugalmikrofluidische Flusskontrolle wird der Durchfluss unabhängig von den Benetzungseigenschaften und auch von der Viskosität der Probe. Dadurch, dass die Kontaktzeit der Probe mit der reaktiven Oberfläche stets gleichbleibt, wird das Analyseverfahren robust. Darüber hinaus ermöglicht die CentriPhase Technologie klinisch besonders relevante, stark erhöhte Konzentrationen von Entzündungsmarkern bereits innerhalb von 30 Sekunden zu ermitteln. Der logische nächste Schritt ist Forschungsarbeiten zur Reproduzierbarkeit in größeren Testreihen unter Bedingungen der kostengünstigen Massenfertigung durchzuführen und so ein Transfer dieser Technologie an die Industrie durchzuführen. Genau hier setzt das Erkenntnistransfervorhaben CentriPhase Transfer an. Erforscht werden soll die Einbringung der porösen Trägermatrix, dem Herzstück der LFIAs, in die mikrofluidische Kartusche. Es werden Prozesse erarbeitet, mit denen Kartuschen standardisiert aufgebaut und getestet werden können. Der Schwerpunkt liegt hierbei in der Minimierung von herstellungsbedingten Schwankungen, die zu abweichenden quantitativen Werten der Analytik führen können. Das durch den Transferpartner LABOKLIN vorgegebene Anwendungsszenario für die Forschungsarbeiten ist der quantitative Nachweis von Biomarkern, die als Infektions-, Anämie-, bzw. Tumormarker zur Frühkennung bzw. schnellen Differenzierung einer vermuteten Entzündungsreaktion bei betroffenen Hunden in der Veterinärdiagnostik dienen. Hierfür müssen passende Assays sowie ein Gerät bereitgestellt werden, welches diesen Test automatisiert und robust durchführt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: LABOKLIN GmbH & Co. KG; Labor für klinische Diagnostik