Diagnose-Chip: Das Ein-Dollar-Labor

Weder Strom noch Licht sind notwendig, um mit einem neuen, erschwinglichen Diagnose-Chip Krankheitserreger wie das HI-Virus zu identifizieren. Das Werkzeug im Scheckkarten-Format wurde jetzt erfolgreich in Ruanda getestet.

Es passiert nicht oft, dass eine neue Technologie zuerst in einem Krankenhaus in Ruanda zum Einsatz kommt. Das Mini-Labor von Samuel Sia ist so ein Fall.

So wie hier die rote Farbe wird Blut auf den Chip gebracht. Über feine Kanäle läuft es zu den einzelnen Teststationen, wo Krankheitserreger mit bestimmten Proteinen erkennbar reagieren. (Foto: Curtis Chin, Columbia University)

Mehr als vier Jahre lang haben der Medizintechnik-Professor der Columbia University und sein Team in Kigali, der Hauptstadt Ruandas, ihren "mChip" getestet. Sie tropften etwas Blut von Patienten in die Vertiefungen auf ihrem Prototyp, der etwa so aussieht wie eine durchsichtige EC-Karte.

Von den Vertiefungen führen winzige Kanäle zu einzelnen Teststationen. Diese sind jeweils mit spezifischen Proteinen beschichtet, die auf Krankheitserreger reagieren können. Fällt der Test positiv aus, äußert sich das in einer Graufärbung. Ein batteriebetriebener LED-Sensor wertet den Grauwert aus; mit bloßem Auge funktioniert dies jedoch ebenfalls.

Was Sia und sein Team nun in der Fachzeitschrift Nature Medicine (Bd. 17, S. 1015, 2011) veröffentlichen, klingt besonders für Entwicklungsländer vielversprechend: Innerhalb von einer Viertelstunde solle der Chip eine Blutprobe auf bis zu zehn Infektionen untersuchen können, darunter HIV und Syphilis. Mit einem Preis von etwa einem Dollar wäre das Mini-Labor zudem viel günstiger als eine herkömmliche Blutuntersuchung.

"Kein Strom, kein Licht, ein Tisch und sonst nichts", so beschreibt Co-Autor Vincent Linder die Testumgebung, die den Helfern in Ruanda üblicherweise zur Verfügung steht. "Alles am Chip musste dafür entwickelt werden", sagt Linder, der gleichzeitig Technologiechef der Firma Claros Diagnostics ist, die den Chip jetzt marktreif machen will. Von 70 auf HIV getesteten Personen lag ihr Chip nur einmal daneben, das ist eine ähnlich hohe Trefferquote wie bei teureren Tests.

Mir gefällt, dass hier wirtschaftlich gedacht wurde", sagt Timo Mappes, der am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ebenfalls zu verschiedenen sogenannten Lab-On-a-Chip Ansätzen forscht. Die Technik hinter dem mChip zum Nachweis von Antikörpern sei zwar bekannt. Der Chip ermöglicht sie jedoch auf wesentlich kleinerem Raum als üblich. Auch gebe es viele ähnliche Forschungsprojekte.

"Leider achten die Forscher aber selten darauf, ob sich ihre Chips auch industriell herstellen lassen", sagt Mappes. Das beim mChip verwendete Polystyrol sei für eine Massenproduktion eher geeignet, zudem ist es sehr günstig. "Ein Nachteil ist aber, dass zusätzlich zum Blut mehrere Chemikalien für den Nachweis nötig bleiben", fügt der Ingenieur hinzu. Fraglich sei, ob die Reagenzien in entlegenen Regionen wie Ruanda problemlos auf Vorrat gehalten werden könnten.

Besonders für Schwangere in abgelegenen Dörfern sei das Labor gedacht, sagt Linder. Zwar gebe es Mittel, um etwa ein Überspringen des HI-Virus auf das Kind zu verhindern. Doch um zu wissen, ob sie überhaupt infiziert sind, müssen die Frauen erst einen weiten Weg in die Klinik auf sich nehmen, sich testen lassen und meist Tage auf das Ergebnis warten. Chiplabors könnten das zukünftig abkürzen.