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›Biosensoren‹ sollen Diagnostik erleichtern

Messaufbau zur Aufnahme von Emissionsspektren von mikroskopischen Halbleitersensorstrukturen

Flexibles, multifunktionales und sensitives Messsystem in der patientennahen Labordiagnostik: Die Baden-Württemberg Stiftung fördert ein interdisziplinäres Projekt der Universität Ulm zur Entwicklung von Biosensoren. Die ›Mini-Labore‹ sollen Blutproben bereits im Körper analysieren und so beispielsweise bei Eisenspeichererkrankungen effektiv die Therapie unterstützen.

 

Die halbleiterbasierten Sensorsysteme kommen ohne elektrische Kontakte aus und werden rein optisch ausgelesen, können also auch in aggressiver chemischer Umgebung bestehen. Innerhalb der nächsten drei Jahre erforscht ein interdisziplinäres Team, wie sich solche Miniaturlabore technisch realisieren lassen.

 

Der Biosensor basiert auf nitridischen und oxidischen Halbleiternanostrukturen, die rein optisch angeregt und ausgelesen werden. Durch die Bindung spezifischer Biomoleküle auf der aktiven Zone dieser Nanostrukturen verändern sich Wellenlänge und Intensität der laserangeregten Lichtemission. Als optisch aktive Zone für diese Photolumineszenz-Effekte wirkt ein Quantenfilm nahe der Oberfläche der Halbleiterstrukturen.

 

Ausgelesen werden die Veränderungen in den Lichtemissionen über kompakte Spektrometer, die im ultravioletten und im sichtbaren Spektralbereich ausreichend empfindlich sind. Ein kompakter Einplatinencomputer übernimmt im Sensormodul die Steuerung der optoelektronischen Komponenten, die spektrale Messung sowie die Erfassung und Auswertung der Daten. Durch die Integration eines WiFi-Moduls, einer Art Funksender im Kleinstformat, soll das Sensormodul drahtlos mit einem Server kommunizieren, um über diesen komplexere Analysen durchzuführen und um dort Messdaten zentral zu speichern. Mithilfe intelligenter Software und der Möglichkeit, Referenzproben parallel auszulesen, könnte sich der Detektor-Array automatisch kalibrieren und ›scharf stellen‹.

 

www.uni-ulm.de