Das Vorhaben “TechPat nano” strebte an, zielgerichtet neueste Bio- und Nanotechnologien aus Baden-Württemberg für Patient:innen nutzbar zu machen und Anwendungen für die personalisierte medizinische Diagnostik der Zukunft vorzubereiten.

In Zukunft sollen molekulardiagnostische Schnelltests für Infektionskrankheiten sowie therapiebegleitende Diagnostik vor Ort ermöglicht werden. Durch die schnelle Verfügbarkeit der Testergebnisse kann die Therapie individuell an die Bedürfnisse der Patient:innen angepasst und kontinuierlich optimiert werden. Die Patientenversorgung im häuslichen Bereich kann durch telemedizinische ärztliche Angebote verbessert werden, indem Wirkstoffe wie Antibiotika oder Immunsuppressiva gezielt ausgewählt und dosiert werden.

Das Projekt basierte auf zwei Säulen: translationaler Begleitforschung und technologischer Systementwicklung.

TECHNOLOGISCHE SYSTEMENTWICKLUNG

Für die technologische Systementwicklung wurden Schlüsseltechnologien aus Baden-Württemberg genutzt, um die nächste Generation der patientennahen Diagnostik vorzubereiten und zu demonstrieren. Eine mobile Diagnostikplattform wurde entwickelt, die als miniaturisierter Screening-Test zur Bestimmung von Infektionserregern eingesetzt werden kann. Ein mikrofluidischer Chip wurde als Labormuster etabliert, der alle Analyseschritte automatisiert durchführen kann. Die Reagenzien werden im Chip vorgelagert und die Flüssigkeitsregulierung erfolgt passiv. Das System ermöglicht eine einfache Bedienung und eine schnelle Durchführung der Tests. Zudem wurde ein System zur elektrochemischen Analytdetektion entwickelt, das die molekulare Diagnostik im Homecare-Bereich und für telemedizinische Anwendungen ermöglicht.

Zusätzlich wurde ein Nanoporen-Biosensor entwickelt, der als therapiebegleitender, nicht-invasiver Monitoring-Test für kleine Moleküle und Peptid-Biomarker genutzt werden kann. Durch die Verwendung von Nanoporen, entweder durch biologische porenbildende Proteine oder Festkörpernanoporen, können einzelne Analyt-Moleküle mit hoher Auflösung nachgewiesen werden. Dieser Sensor kann beispielsweise zur Verlaufskontrolle bei chronischen Nierenleiden oder zur Vorhersage von Abstoßungsreaktionen bei Nierentransplantationen eingesetzt werden.

Das Projekt TechPat nano hat Verfahren zur Erzeugung hochwertiger dielektrischer Membranen entwickelt und erfolgreich Nanoporen eingeführt. Durch die Kombination von genetisch modifizierten biologischen Nanoporen mit einem neuartigen ASIC/CMOS Verstärker konnten elektrophysiologische Messungen mit hoher Auflösung durchgeführt werden. Das Projekt hat somit dazu beigetragen, Nanotechnologien für medizinische Anwendungen zu erschließen und innovative Diagnoseverfahren zu entwickeln, die die Vorteile von molekularen Nachweisverfahren mit denen von Schnelltests vereinen.