Diagnostik

Im Projekt wurde die automatisierte Anreicherung von seltenen Zellen (z.B. Tumorzellen) aus einer Probe durch eine mikrofluidische Kartusche, durch die die Zellen einzeln detektiert und in Kleinsttropfen abgelegt werden, realisiert. Diese Technologie trägt zur Entwicklung einer gezielten, personalisierten Diagnostik wie auch Therapieentwicklung bei.

• Voll-automatisiertes mikrofluidisches System zur Isolation einzelner Zellen aus 7,5 mL Blut, Plasma, Lymphe, Liquor, dissoziiertem Gewebe
• Mikrofluidisches Verbrauchsmaterial zur Isolation von Einzelzellen in Tropfen
• Downstream-Analysen: Next Generation Sequencing, qPCR
• Kombination mit: Exosomen-Isolation / -Analytik, POC-PCR-Systemen, cfDNA-Analytik 

IMM-LIQUID BIOPSY - Fraunhofer IMM

Optische Detektion von Biomarkern in Flüssigkeiten

• Integrierte Photonik: Si₃N₄ -Wellenleiter auf 200-mm-Si-Wafern
• Multiplexe μRR*-basierte Biosensoren bei 1550nm;
  multiplexe MZI**-basierte Biosensoren bei 850nm
• Biofunktionalisierung der Sensoroberfläche (mit Fraunhofer IZI)
• Mikrofluidik-Integration (mit Fraunhofer IOF)
• Erfolgreich hinsichtlich neurodegenerativer Erkrankungen getestet
• Blutplasma, Urin-, Schweiß, ISF-Analytik möglich
• Herstellung des Sensors in größeren Stückzahlen durch Fraunhofer IPMS möglich

Photonische Biosensoren - Fraunhofer IPMS

• Mobiler Kopfscanner zur Lokalisation superparamagnetischer Nanopartikel im Blut mittels Magnetpartikelbildgebung (MPI)
• Messung der elektromagnetischen Reaktion der Nanopartikel ermöglicht Unterscheidung zwischen ischämischem und hämorrhagischem Schlaganfall
• Einsatz in klinischen Einrichtungen sowie - nach Geräteoptimierung - in Krankenwagen möglich
• Kontinuierliche Überwachung nach erfolgreicher Intervention ebenfalls möglich
• Schnelle Diagnose und kontinuierliches Monitoring als zentraler Vorteil gegenüber konventionellen CT- und MRT-Geräten

NeuroMap - Fraunhofer IMTE

Die Verwendung von Schnelltestsystemen, z.B. zum Nachweis von Infektionserregern, kann gezielt vor Ort stattfinden. Dabei ein kostengünstiges System und eine Strategie für eine Massentestung der Bevölkerung zu entwickeln, war das Ziel des Projekts. Erstmals wurden durch die Automatisierung des Systems Möglichkeiten aufgezeigt, on-demand Schnelltests auf Basis der PCR umsetzen zu können und dabei den Preis pro Test gering zu halten. Dieses Modell ist auf die flexible Diagnose von seltenen Erkrankungen in Laboren übertragbar.

• Verschiedene Nachweistechnologien und Nachweisreaktionen integrierbar (PCR, isotherme NAA)
• Automatisierung von Point-of-care Systemen anhand intelligenter mikrofluidischer Schnittstellen
• Einfache Probenvorbereitung ohne Aufreinigung
• Mikrofluidische Verbrauchsmaterialien ausgelegt auf eine kontaminationsfreie Nachweisreaktion

IMM-NA-Amplifikationstechnologien - Fraunhofer IMM

Millionen von Menschen benötigen maßgeschneiderte Augenprothesen aufgrund von Augenverlust oder angeborenen Defekten. Die derzeitigen vollständig manuellen Herstellungsprozesse, die von hochqualifizierten Ocularisten durchgeführt werden, sind zeitaufwendig und weisen eine variable Qualität auf. 3D-Druck hat das Potenzial, die Herstellung von Augenprothesen zu vereinfachen, aber bestehende Ansätze ersetzen lediglich handwerkliches Geschick durch manuelles digitales Design und erfordern immer noch erhebliches Fachwissen und Zeit. Die Software Cuttlefish:Eye ermöglicht einen automatischen digitalen End-to-End-Prozess zur Herstellung maßgeschneiderter Augenprothesen, der Bilddaten von einem optischen Kohärenztomographiegerät verwendet. Die Prothesengeometrie ist an die Augenhöhle angepasst und die Prothesenfarbe und Textur an das Aussehen des gesunden Auges. Die Prothesen werden mit einem Multi-Material-Vollfarb-3D-Drucker hergestellt und nachbearbeitet, um regulatorische Anforderungen zu erfüllen.

• Optisches Kohärenztomographiegerät liefert 3D-Daten der Augenhöhle und des gesunden Auges. Eine Farbkamera nimmt das gesunde Auge auf.
• Nutzung eines statistischen Formmoldells zur Anpassung der Prothesengeometrie
• Prozedurale Erzeugung der Prothesentextur (Skelra, Venen)

C2PAE - 3D-gedruckte Augenprothesen - Fraunhofer IGD

Cuttlefish

Bestimmung der Konzentration von VOCs (Volatile Organic Compounds) als Biomarker für unterschiedliche Krankheiten in Atemluft aber auch im Headspace z.B. über Urinproben.

• Technologie: Ionenmobilitätsspektrometrie
  (MEMS-Komponente des IPMS zur Gasfilterung)
• Methodenetablierung an Zellkulturen (zunächst Urinproben; dann gesunde vs. Krebszellen, Bsp. Prostatakrebs)
• Kompakte Systemrealisierung
• KI-gestützte Datenauswertung

Diagnose und Sensorik - Fraunhofer IPMS

• KI-basierte Software zur automatisierten Auswertung histologischer Schnitte in der präklinischen Forschung
• Reduktion der Analysezeiten von Monaten auf Minuten bei Expertengenauigkeit
• Fraunhofer AHEAD-gefördertes Startup-Projekt des Fraunhofer IMTE
• Einsatz in der präklinischen Entwicklung und Qualitätssicherung für Medizinprodukte