Biomedizinische Messtechnik

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Forschungsprojekte 

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Biosensor Nanoelektroden aus Graphen oder reduziertem Graphen-Oxid - BINAGO

Im Forschungsprojekt BINAGO – Biosensor Nanoelektroden aus Graphen oder reduziertem Graphen-Oxid - werden Sensoren entwickelt, die in verschiedenen Anwendungen in der Biosensorik und in der Gassensorik getestet und eingesetzt werden. Im ersten Projektjahr war das primäre Ziel eine Technologieentwicklung, wobei defektfreie Graphen-Monolagen am ICL auf Wafermaßstab hergestellt und durch spektroskopische Methoden charakterisiert werden. Diese Schichten werden dann auf Silizium- und Glaswafer übertragen und im Reinraum der HS KL weiterprozessiert. Dabei werden die Schichten in sogenannte Nanoribbons strukturiert. Die Herstellung wird in einen Gesamtprozess integriert, wobei drei verschiedene Sensortypen hergestellt werden. Zum einen Biosensoren für die biomolekulare Sensorik (DNA und Antigen/Antikörper), zum anderen werden die Biosensoren zur elektrischen Auslese von Zellkulturen getestet. Als dritte Anwendung werden die Graphen Nanoribbons noch hinsichtlich ihrer Eignung in der Gassensorik getestet.

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A: Mikrometer dimensionierte rGO Strukturen, mit adhärenten Zellen (HEK293); B: GO Nanoribbons hergestellt durch Nanoimprint Lithographie

Biosensor-Plattform aus reduziertem Graphenoxid zur Detektion von Prostatakrebs-Biomarkern (Prosense)

Ziel dieses Projektes ist es, eine Transducer-Schicht aus reduziertem Graphenoxid (rGO – reduced graphene-oxide) zu entwickeln, welche fähig ist, die Anlagerung von Prostatakrebs-Biomarkern in lesbare optoelektronische Signale mit absoluter Selektivität zu übersetzen. Graphenoxidflocken können durch chemische Ausfällung durch Verwendung der verbesserten Hummers Methode gewonnen werden. Bauelemente im Nanometerbereich können erfolgreich durch Spin Coating und Standard-Photolithographie hergestellt werden. Diese Bauelemente können als ionensensitive Feldeffekt-Transitoren (ISFETs) eingesetzt werden, ebenso wie als optische Detektionsplattform. Wenn die Mikrofluidiksysteme und die tragbare Ausleseapparatur in den Sensor integriert wurden, wird er später in Kooperation mit der Firma ‚Euroimmun‘ unter Verwendung klinischer Proben getestet. Es wird angenommen, dass dieses Projekt den Weg ebnet, ein Gerät zur Prostatakarzinom (PCa – Prostate Carcinoma) Diagnose auf den Markt zu bringen.

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rGO-basierte Biosensor-Plattform. A: 4-Inch Wafer mit rGO-Bauelementen mit einer Chipgröße von 7x7mm2; B: SEM-Bild des rGO Musters

Si-NW FET Array basierte, elektronische Biosensoren zur Früherkennung von Prostatakrebs (Prosense)

In diesem Projekt wird ein neues Desing von Si-NW FET Array-Chips fertig gestellt, welches an die projektspezifischen Anforderungen angepasst ist. Es wurde ein Chip hergestellt, der aus acht Sets von jeweils vier einzelnen Si-Nanodrähten (6 µm Länge; 0,2 µm Breite) mit herkömmlicher Quelle und getrennten Kanälen in einer Dip-Chip Anordnung (Testen des Biosensors durch Eintauchen des Chips in die Testlösung mit dem Biomarker; Auswertung erfolgt elektronisch) besteht. Dieses Chip-Design wurde entwickelt, um gleichzeitig ein gemitteltes elektronisches Signal bei der Anlagerung von Biomarkern an alle vier Nanodrähte (jedes Set ist einzeln in Abb.2 zu sehen) zu erhalten, ohne Überlappung der Signale der umliegenden Sets. Zusätzlich können verschiedene Rezeptoren auf verschiedenen Sets von Nanodrähten immobilisiert werden und so die Detektion mehrerer PCa-Biomarker ermöglichen.

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A,B: Si-NW FET Array mit Dip-Chip Anordnung (7mm auf 10mm). C: Einzelner Si-NW FET Chip mit Chipträger und PDMS. D: Ein Set von Si-NWs.

Kontakt zur AG Ingebrandt

Prof. Dr. Sven Ingebrandt
Hochschule Kaiserslautern
Amerikastr. 1
66482 Zweibrücken
Tel: +49 631 3724 5413
email: sven.ingebrandt(at)hs-kl.de