Graph-POC
Elektronik für hochsensitive Diagnostik-Plattform auf Basis von 3D-Graphen
Motivation
Als Schlüsseltechnologie bildet die Mikroelektronik die Grundlage zahlreicher Innovationen im Bereich der intelligenten Medizintechnik. Der medizinische Einsatz stellt dabei spezielle Anforderungen an das Elektroniksystem, zum Beispiel hinsichtlich Biokompatibilität, Zuverlässigkeit, Energieverbrauch und Integrationsfähigkeit. Zudem muss eine Vielfalt heterogener Bestandteile zusammengeführt werden, darunter sensorische und aktorische Baugruppen sowie Komponenten zur Signalverarbeitung, Kommunikation und Energiegewinnung. Im Ergebnis wird so die technologische Basis für eine verbesserte Patientenversorgung geschaffen.
Ziele und Vorgehen
Ziel des Vorhabens ist es, ein Biosensorsystem zu entwickeln, mit dem schnell und zuverlässig eine Vor-Ort-Diagnostik zur qualitativen und quantitativen Unterscheidung von bakteriellen, viralen sowie fungalen Infektionen vorgenommen werden kann. Der Biosensor basiert auf Graphen, einer Modifikation von Kohlenstoff, die eine zweidimensionale Struktur aufweist. Aufgrund seiner 2D-Struktur hat Graphen eine einzigartige elektronische Struktur und ist sensitiv gegenüber Fremdmolekülen, die sich auf der Oberfläche anlagern. Die Anlagerung führt zu einer drastischen Erhöhung des elektrischen Widerstands, dessen Messung einen Rückschluss auf die Art des Fremdmoleküls zulässt. Durch eine 3D-Anordnung der Graphenflocken und den Einsatz von speziellen Fängermolekülen soll diese Eigenschaft verstärkt und die Diagnostik von Krankheitserregern ermöglicht werden. So können selbst geringe Konzentrationen durch die hohe Sensitivität des Systems über ein rein elektronisches Signal ausgelesen werden.
Innovationen und Perspektiven
Das Diagnostiksystem soll in das Netzwerk des Krankenhauses integriert werden, um mit einer anonymisierten Cloud-Anbindung die Daten für Big Data-Analysen verfügbar zu machen.