Nanospritze ETH Zürich entwickelt kleinste Spritze der Welt

Redakteur: Olaf Spörkel

Wissenschaftler vom Institut für Biomedizinische Technik der ETH Zürich haben eine Nanospritze entwickelt, mit der Medikamente, DNA und RNA in einzelne Zellen injiziert werden können.

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Die Nanospritze im Einsatz: Über eine hohle Nadel, deren Spitze so dünn wie ein Atom ist, können Flüssigkeiten wie Medikamentenwirkstoffe in einzelne Zellen injiziert werden.
Die Nanospritze im Einsatz: Über eine hohle Nadel, deren Spitze so dünn wie ein Atom ist, können Flüssigkeiten wie Medikamentenwirkstoffe in einzelne Zellen injiziert werden.
( Bild: ZVg )

Zürich/Schweiz – Gemeinsam mit seinen Kollegen vom Institut für biomedizinische Technik der ETH Zürich hat Dr. Tomaso Zambelli eine Nanospritze entwickelt. Nach Angaben der Forscher ist das entwickelte „Fluid force microscope“ (FluidFM), die zurzeit kleinste, automatisierte Spritze der Welt.

Zambelli hat hierfür von einem klassischen Rasterkraftmikroskop (AFM) die ultra-spitze Messnadel und die sensitive Kraftkontrolle über einen Laserstrahl übernommen. Die Technologie kombinierte er mit den Erfahrungen von CSEM SA Neuchâtel, welches auf Mikrofabrikation spezialisiert ist und eine der Kernkomponenten des Systems herstellt: Im Verbindungsstück von der Messnadel zum Steuerungsgerät, dem Cantilever, haben die Wissenschaftler einen Mikrokanal von 500 Nanometern Durchmesser verlegt, der es erlaubt, Flüssigkeiten und Lösungen über die Messnadel in eine Zelle einzuspritzen. Die Öffnung an der Nadelspitze hat einen Durchmesser von 200 Nanometern. Über die Spitze können Medikamentenwirkstoffe, DNA oder RNA in eine Zelle injiziert werden. Im Gegensatz zum herkömmlichen manuellen System soll sich die Kraft der Nadel auf die Zelle so präzise dosieren lassen, dass diese nicht verletzt wird.

Weitere Anwendungen der Nanospritze

Mithilfe der Technologie können nach Meinung der Wissenschaftler auch schwache elektrische Signale gemessen werden. Mit einem integrierten System wäre es möglich, einzelne Zellen während der Injektion von Wirkstoffen in Echtzeit zu beobachten „Damit würden erstmals vollautomatisierte Selektionsverfahren ermöglicht, mit welchen die Folgen von Medikamentenwirkstoffen auf Membranproteine beobachtet werden könnte“, erläutert Zambelli.

Auch für die Produktion von immer stärker miniaturisierten Mikrochips und Mikrosensoren eröffnen sich durch das Fluid force microscope neue Möglichkeiten. Über die hohle Messnadel könnte zum Beispiel eine hauchdünne Metallspur aufgetragen und elektrische Schaltungen im Nanometer-Massstab aufgebaut werden.

Die beiden Doktoranden Michael Gabi und Pascal Behr aus Zambellis Team möchten das Gerät im eigens dafür gegründeten ETH-Spin-off Cytosurge selbständig zur Marktreife weiterentwickeln.

Originalveröffentlichung: Meister A. et al.: FluidFM: Combining Atomic Force Microscopy and Nanofluidics in a Uni-versal Liquid Delivery System for Single Cell Applications and Beyond. Nanoletters. 2009; 9: 2501-2507. DOI: 10.1021/nl901384x

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