Liquid-Robotics

Proteine weich gebettet

Biochips, auf denen Tausende von DNA-Abschnitten fixiert sind, werden vielfach eingesetzt, um das Erbgut zu untersuchen. Fachleute hätten zudem gerne Biochips, auf denen Proteine verankert sind. Dazu ist eine Gelschicht nötig, die sich nun industriell herstellen lässt. Bei Proteinen ist es meist schwierig, Chips herzustellen. Denn die Proteine haben eine definierte dreidimensionale Struktur, über die sie mit anderen Molekülen wechselwirken und so biologische Vorgänge steuern. Binden sie an eine Oberfläche, etwa der eines Biochips, wird diese Struktur zerstört. Das Protein kann seine Aufgabe nicht mehr erfüllen.

Am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP in Potsdam-Golm wurde folgende Lösung entwickelt: „Wir haben ein Gel aus organischen Molekülen auf der Oberfläche des Biochips aufgebracht“, erläutert Dr. Andreas Holländer, Gruppenleiter am IAP. „Diese Gelschicht ist nur etwa 100 bis 500 Nanometer dick und besteht zum größten Teil aus Wasser. So gaukeln wir dem Protein vor, dass es sich in Lösung befindet, auch wenn es chemisch am Netzwerk angebunden ist. Es fühlt sich quasi wie in seiner natürlichen Umgebung – seine Funktionsfähigkeit bleibt auf dem Biochip erhalten.“ Auch andere Forschergruppen arbeiten an solchen Hydrogelen. Das Besondere an dem neuen Herstellungsverfahren: Es ist industrietauglich, die Gelschichten lassen sich im großen Maßstab kostengünstig produzieren.

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Üblicherweise gibt es zwei Ansätze, solche Netzwerke herzustellen. Bei dem ersten bindet man komplette Polymere chemisch an die Oberfläche. Bei dem zweiten Verfahren baut man die Polymermoleküle Baustein für Baustein auf die Oberfläche. „Unser Verfahren ist eine Mischung aus allen beiden. Wir verwenden nämlich größere molekulare Bausteine und bauen damit das Netzwerk auf“, erklärt Falko Pippig, der seine Promotion am IAP über dieses Thema schreibt.

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