Heilbad
Heiligenstadt/Ilmenau, 06.10.2020. Das Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik e.V. (iba), Heilbad Heiligenstadt, und das IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme
gemeinnützige GmbH (IMMS GmbH), Ilmenau, stellten am 2. Oktober 2020 in den Räumen des iba dem projektbegleitenden Ausschuss aus neun Unternehmen Details des am 01. Juli gestarteten 30-monatigen
Projekts BICCell vor, in dem ein energieeffizienter Breitband-Impedanz-Chip zur Echtzeit-Zellkulturüberwachung und zur Messung von Teststreifen erforscht und entwickelt wird.
Die
Impedanzspektroskopie als solche ist bereits in wissenschaftlichen Laboren etabliert und wird dort z.B. zur Charakterisierung von Batterien und Brennstoffzellen, zur Überwachung der Kinetik
chemischer Reaktionen sowie als Messmethode von Biosensoren genutzt. „Die Messung von Impedanzen ist nicht nur für uns als Hersteller von Mikrobioreaktoren interessant. Sie kann für
verschiedenste Anwendungen ein vielversprechender Wettbewerbsvorteil sein und neue Märkte erschließen. Dazu muss die komplexe Messtechnik allerdings deutlich kleiner und kostengünstiger werden“,
erklärt Anna Kress, Director Technical Business Development bei der m2p-labs GmbH, die BICCell im projektbegleitenden Ausschuss unterstützt. Mit kommerziell erhältlichen integrierten Schaltungen
(ICs) könne man dieses Ziel allerdings nicht erreichen, da sie zu teuer, zu energieintensiv, zu langsam und vor allem nicht in ein Mikrotiterplattensystem integrierbar seien, so Kress
weiter.
In BICCell wird das
IMMS daher einen neuen IC entwickeln, der im Unterschied zu gebräuchlichen Impedanzmessgeräten mit einem beim iba etablierten Verfahren, der Relaxationsspektroskopie, arbeitet. Dabei wird das
Zeitsignal ausgewertet, das sich bei der Anregung des zu untersuchenden Materials mit einer Sprungfunktion ergibt.
Dieses Verfahren und
insbesondere die theoretischen Grundlagen zur Erzeugung des Anregungssignals und der Abtastung der Antwort sind die Basis für die Konzeption des Impedanzmesschips, die das iba in BICCell
einbringen wird. Außerdem werden in den Laboren des iba die praktischen Messungen der Anwendungsbeispiele vorgenommen.
Mit der neuen
integrierten Schaltung kann die Impedanzspektroskopie durch die hohe Variabilität leicht auf verschiedene Anwendungen übertragen und somit universell eingesetzt werden. Der Bauraum und die Kosten
von Impedanz-Messsystemen können mit dem Chip minimiert werden. Mit diesem wird ein Demonstrator entworfen und an zwei ausgewählten Anwendungen verifiziert: der Überwachung von Zellkulturen und
der Messung von Teststreifen. Die KMUs im projektbegleitenden Ausschuss können die Eignung des ICs für ihre spezifischen Anwendungen prüfen und nach Projektende daraus Prototypen
entwickeln.
„Mit miniaturisierten
Impedanzanalysatoren können wir unsere Systeme mit wichtigen Zusatzinformationen für Zellkulturen erweitern, insbesondere für die Bestimmung der Lebendzellzahl, die in Kulturen mit
Säugetierzellen besonders von Bedeutung ist. Wir wollen langfristig die Forschungsergebnisse aus BICCell in unseren Produkten anwenden,“ kündigt Anna Kress für m2p-labs an. Dr. Friedrich Scholz,
Entwicklungsleiter der Senova Gesellschaft für Biowissenschaft und Technik mbH und ebenfalls Mitglied im projektbegleitenden Ausschuss von BICCell, erklärt, dass das Vorhaben wichtige Impulse für
die diagnostische Entwicklung liefern und vor allem das Gesundheitssystem durch frühzeitige Diagnosen entlasten werde. Er prognostiziert: „Diese Technologie verspricht, sich von aktuellen, auf
dem Markt verfügbaren Technologien deutlich abzuheben.“