Bioanalytik

Die Coronakrise führt uns aktuell vor Augen, welchen enormen Stellenwert die Gesundheit und die medizinische Infrastruktur hat. Wie erreichen wir eine Testinfrastruktur, die solche Ereignisse wie die aktuellen um COVID 19 in der Zukunft angemessen berücksichtigt und schnelle und präzise Analyse- und Diagnosemöglichkeiten bietet? Neben einem neuen Verständnis von Public Health wird auch die rasant fortschreitende Digitalisierung und Vernetzung das Zukunftspotenzial von medizinischer Diagnostik stark beeinflussen. Vermutlich werden transdisziplinäre Kollaborationen von Wissenschaft und Medizin zu neuen Lösungsansätzen und einem integrierten Medizinverständnis führen. Die Notwendigkeit von Effizienzsteigerungen der Bioanalytik steht dem Trend zu einer stetig weiter differenzierten Individualdiagnostik gegenüber. Hinzu kommt der kritische Faktor Zeit. Diesen gegensätzlichen Zielstellungen könnte zum einen durch Innovationen in Sachen mobile Diagnostik-Tools begegnet werden, andererseits durch die Optimierung der optischen Signalerkennung und Erhöhung der Durchsatzgeschwindigkeit.

Verbesserung der Signalstärke & Detektionsgeschwindigkeit in der Bioanalytik

Ein wichtiger Teil der Technologie im medizinischen Bereich & Life Science stützt sich auf die optische Erkennung. Die Infektionsdiagnostik ist mit der permanenten Evolution der Erreger konfrontiert, was mit einer stetigen Herausforderung für die richtige Testmethode einhergeht. Dabei kommt es auf die richtige Kombination von Sensitivität und Spezifität an. Deshalb ist die individuelle Optimierung von Licht und die Unterdrückung oder Vermeidung von unerwünschten Lichtsignalen äußerst bedeutend für die Bioanalytik. Auch der zeitliche Faktor ist in Situationen wie einer Pandemie von wesentlicher Bedeutung, der durch einen hohen Durchsatz positiv beeinflusst werden kann. ACKTAR’s tiefschwarze Produkte und Komponenten erreichen durch die Erhöhung der Signalstärke eine bessere Detektierfähigkeit und in Folge dessen auch eine höhere Geschwindigkeit und Effizienz bei Analyse und Diagnostik.

Hochdurchsatztest für SARS-CoV-2

In ein Projekt mit einem auf Molekulardiagostik spezialisierten Unternehmen fließen tiefschwarze Produkte von ACKTAR ein. Das neu entwickelte Multiplex-Assay für SARS-CoV-2 ist ein Echtzeit-RT-PCR-Test für den vollautomatischen Hochdurchsatz. Es kann die Ergebnisse in etwas mehr als einer Stunde liefern und bis zu 288 Patientenproben in einem kontinuierlichen Workflow mit wahlfreiem Zugriff laden, was zu On-Demand-Tests mit hohem Durchsatz führt. Die Multiproben-Mikrofluidik-Readersysteme sind skalierbar, um den flexiblen Anforderungen eines klinischen Labors gerecht zu werden.

ACKTAR‘s schwarze Trägermaterialien und Systemkomponenten zeichnen sich durch nahezu null Autofluoreszenz aus. Dank dieser Eigenschaft wird eine höhere Signalqualität bei der Fluoreszenz-RNA-Quantifizierung erreicht und die Laborproduktivität erhöht.

Höhere Signalqualität bei der Fluoreszenz-RNA-Quantifizierung

Die In-vitro-Technik “reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR)” für die Genexpression nutzt Fluoreszenz-Impulse zur Signalerkennung. Die Fluoreszenzsignale werden in Echtzeit gemessen bzw. ihre Anhäufung visualisiert und zur Verifizierung spezifischer DNA-Fragmente herangezogen. Diese Methode erfordert eine möglichst geringe Hintergrund-Fluoreszenz bzw. Eigenfluoreszenz der Trägermaterialien und Systemkomponenten, um die Signaldetektion nicht zu beeinträchtigen und Fremdsignale ausschließen zu können. Aufgrund ihrer sehr geringen nativen Fluoreszenz können ACKTAR Produkte genau dies gewährleisten. Die Reduzierung der durch Autofluoreszenz auftretenden Falschsignale auf ein Minimum führt zu einem bestmöglichen Kontrast und zur Erhöhung der Signalintensität und -qualität. Diese Eigenschaft der tiefschwarzen ACKTAR-Produkte, die darüber hinaus auch biokompatibel, RoHs-konform und aufgrund ihrer Oberflächeneigenschaften ultra-hoch-bindend sind, lassen sich also zur Verbesserung von Durchsatz, Geschwindigkeit und Genauigkeit von integrierten real time PCR-Systemen nutzen.

ACKTAR’s geschwärzte Komponenten wie Microarray-Objektträger, Lochplatten oder Mikrotitterplatten sowie die Direktbeschichtung des Beleuchtungs- und Detektionskanals im optischen Strahlengang des Instrumentes helfen, die Signalqualität wesentlich zu verbessern.

Spectrofluorometer-Messung der Fluoreszenz-Rücklauf-Photonen

Messungen mit einem Spectrofluorometer zeigen die niedrige Zahl der gesammelten Fluoreszenz-Rücklaufphotonen pro Impuls. Die Diagramme zeigen einen besonders hohen Unterschied zu konventionellen schwarzen Beschichtungen im ultravioletten Spektrum.

Mobile Bioanalytik – real time PCR zur DNA & RNA Sequenzierung (COVID 19)  

Gesundheits- und Diagnostiktools mobil zu machen und transportable bioanalytische Instrumente zu entwickeln, kann zu Kostensenkung und Effizienzsteigerung sowie einer schnelleren Analyse beitragen. Aktuell fließen tiefschwarze Komponenten von ACKTAR in ein portables Testsystem für COVID 19 ein. Mit dem Ziel, das Virus SARS-CoV-2 innerhalb von Populationen aufzuspüren und einzudämmen, kann mittels real time PCR die RNA Sequenzierung – völlig ortsunabhängig durchgeführt werden. Durch kontinuierliches Patienten- und Populationsscreening können Virus und Immunantwort charakterisiert und die Wirksamkeit von Impfstoffen und Therapien ausgewertet werden. Es lassen sich Behandlungsoptionen und Informationen über Coinfektionen ableiten.

Reduzierung von Fluoreszenzrauschen in der Fluoreszenz-Mikroskopie und der Durchflusszytometrie

Auch in der Fluoreszenzmikroskopie sorgen ACKTAR Produkte für ein möglichst optimiertes Fluoreszenzrauschen.

Um spezifische Strukturen sichtbar zu machen, werden lichtemittierende Farbstoffe auf die Objekte und Proben aufgetragen. Insbesondere wenn die Signale die von Interesse sind, sehr schwach sind, würde eine native Fluoreszenz der Trägermaterialien und Slides die Detektion sehr erschweren weil sie die gewünschten Signale überlagern oder verfälschen könnten.

Ebenso in der Durchflusszytometrie können ACKTAR Produkte zum Einsatz kommen.