VirCellChip. Gesundheit / IVD Dr. Martin Stelzle

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1 VirCellChip Gesundheit / IVD Dr. Martin Stelzle

2 Projektübersicht VirCellChip Hochsensitive, mikrofluidik basierte Detektion viraler Antigene und zellulärer Oberflächen Strukturen Leitthema: Gesundheit / IVD Partner: Mediagnost GmbH, Reutlingen: Bead basierte Assay Entwicklung Multi Channel Systems MCS GmbH, Reutlingen: Systementwicklung microfluidic ChipShop GmbH, Jena: Mikrofluidische Kartusche NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut an der Univ Tübingen: Mikrofluidik, Sensorik und Prozessentwicklung IMT AG, Greifensee, Schweiz: Chipentwicklung (Glas) HDZ Herz und Diabeteszentrum NRW, Prof. C. Knabbe: Consulting Laufzeit: Clusterkonferenz Mai

3 Stand der Technik u. Ziele Stand der Technik: PCR basierte Verfahren: keine Unterscheidung zwischen infektösen / nichtinfektiösen Partikeln möglich, Kosten Antikörperdetektion: Latenzzeit bis zur Detektierbarkeit Projektziele: Assay: Modellsystem HAV, weitere Immunoassays Mikrofluidische Cartridge: Integration & Automatisierung aller Assayschritte Prozesse: DEP bzw. magnetpartikel basiert Fokus auf quantitative Antigenbindung, effiziente Inkubation u. Akkumulation Demonstration eines hoch sensitiven Assays Clusterkonferenz Mai

4 Anwendungsoptionen Anwendung zur Detektion: aller medizinisch relevanten Virus- und Bakterienantigene, bei denen eine schnelle Diagnose erwünscht ist: zum Beispiel: HIV, HCV, HBV, Parvo, HAV bei Respirationstrakt-Erregern zur Differenzierung zwischen viralen Erregern und Bakterien: zum Beispiel: Influenza und Haemophilus influenzae dadurch Entscheidungshilfe für den Arzt zur Gabe von Antibiotika bei akuten Durchfallserkrankungen: zum Beispiel: Noroviren und Salmonellen Erkennung von zellulären Strukturen: zum Beispiel: im Blut zirkulierende Tumorzellen Biomarker (z.b. IL-8)

5 Konzept Assay Sandwich Immuno Assays Mikropartikel basiert Fluoreszenznachweis HAV als Modellsystem Cartridge & Peripheriesystem Abgeschlossen, kontaminationsfrei Automatisierbar Dielektrophorese, Elektrohydrodynamik bzw. Magnetische Kräfte für Aktorik Prozesse Hohe Signaldichte, quantitative Bindung des Antigens Effiziente Inkubation, Akkumulation durch aktive Verfahren Clusterkonferenz Mai

6 Erwartete Vorteile Technologie: Sandwich Immuno Assays mit extrem hoher Sensitivität Plattformtechnologie Demonstration einer Anwendung der Mikrosystemtechnik in der medizinischen Diagnostik Detektion intakter Viruspartikel Patientennahes Therapiemonitoring Cluster: IP Ausbildung internationale Vernetzung Clusterkonferenz Mai

7 Konsortium Chipdesign, Verfahrensentwicklung, Evaluierung Chipentwicklung und herstellung (Polymer) Chipentwicklung (Glas / Metall) Systemintegration, Automatisierung Assayentwicklung Consulting 7

8 Projektstatus Technologie Assaykomponenten: Mikropartikel, HAV, Detektions Ak YY Y Y Y Y Y YBead Virus Mikrosystem: Design und Herstellung Funktionsmuster I System & Prozesse: Experimenteller Meßaufbau, Automatisierung Clusterkonferenz Mai

9 Projektstatus - Evaluierung Positive Control Negative Control a) b) 100 µm 100 µm 9 Sandwich-Immuno Assay for Hepatitis A Virus, (3*10 6 beads, capture Ab: 4E1; detection: goat-anti mouse IgM-TRITC) Bead a) Positive Control with HAV b) Negative Control without HAV 7E7 Goat-Anti-Mouse IgM -TRITC 4E1 HAV

10 Projektstatus - Evaluierung Positive Control Negative Control a) b) 100 µm 100 µm 10 Sandwich-Immuno Assay for IL 8, (10 5 beads, polyclonal goat-anti-human IL-8, biotinylated; streptavidin labelled with Phycoerythrin) a) Positive Control with IL 8 b) Negative Control without IL 8 Y PE SA YBiotin

11 Projektstatus Kennzahlen IVD-VirCellChip Bezeichnung Erläuterung Zielwert Istwert Zieldatum Zielerreichung Projektspezifische Kennzahlen Clusterkennzahlen Mikrosystem (Funkt.muster) u. Assay verfügb. Machbarkeit mit Serumproben Sensitivität f. Virusdetektion Anzahl internationaler F&E- Kooperationen Anzahl Diplomarbeiten Anzahl Dissertationen Anzahl Workshops Funktionsnachweis F. verfügbar Erledigt Jun 11 LOD LOD <10 4 Partik. / ml <10 2 Partik. / ml In Arbeit In Arbeit Mrz 12 Jan 13 Anzahl 1 1 Jul 13 Vergabe 4 2 Jun 13 Vergabe 2 1 Jun 13 Quervernetzung mit Leitthema IVD 5 3 Jul 13 sicher nicht wahrscheinlich nicht unklar wahrscheinlich sicher 11

12 Ausblick Verbleibende Aufgaben: Design und Herstellung Funktionsmuster II (DEP u. EHD) Integration Glas u. Kunststoffchip Nachweis der Funktion in Serumproben (Realproben) Clusterkonferenz Mai

13 Kontaktdaten Dr. Martin Stelzle Leiter BioMEMS & Sensorik NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut an der Universität Tübingen Markwiesenstraße Reutlingen Fon: Fax: E Mail: martin.stelzle@nmi.de Web: Clusterkonferenz Mai

14 Acknowledgements Raiah Gottheil Gorden Steve Link Dimitri Maier Sabrina Ott Dr. Nicole Schneiderhan Marra Nadja Baur Dr. Andrea Normann Verena Hummel Dr. Angelika Haage Prof. Dr. Bertram Flehmig Karl Heinz Boven Andreas Möller Prof. Dr. Cornelius Knabbe Dr. Holger Becker Clusterkonferenz Mai