Handkurbel-Mikrofluidikchip testet Blutgruppe und Hämatokrit in einer Minute
Forschende der National Taiwan University entwickeln ein stromloses Diagnosegerät, das drei Mikroliter Blut benötigt
Von Giovanni Sapere
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Ein Forschungsteam unter Leitung der National Taiwan University hat einen handbetriebenen Mikrofluidikchip vorgestellt, der Blutgruppe und Hämatokritwert gleichzeitig in etwa einer Minute bestimmt. Die biologische Erfindung funktioniert ohne elektrischen Strom und stützt sich auf eine manuelle Zentrifuge sowie eine Fingerbeere, um eine schnelle Diagnostik am Krankenbett zu ermöglichen.
Wichtige Blutwerte außerhalb des klinischen Labors
Bei der Behandlung schwerer Traumata müssen Rettungskräfte zwei entscheidende Parameter bestätigen: die Blutgruppe des Patienten, um die Transfusionsverträglichkeit zu gewährleisten, und seinen Hämatokrit, der den Anteil der roten Blutkörperchen widerspiegelt, um Anämie oder aktiven Blutverlust zu erkennen. Die herkömmliche Krankenhausdiagnostik stützt sich auf sperrige Diagnosegeräte, die Stromnetze und geschultes Personal erfordern – Ressourcen, die in Krankenwagen, Katastrophengebieten oder ländlichen Einrichtungen in der Regel fehlen. Um diese logistische Lücke zu schließen, entwarf ein Team unter Leitung des Erfinders und Distinguished Professors Chien-Fu Chen am Institute of Applied Mechanics der National Taiwan University eine stromlose Testplattform und beschreibt die Ergebnisse in Biosensors and Bioelectronics.
„Unser Ziel ist es, zwei wesentliche Bluttests aus dem Labor herauszuholen und in die Hände der Ersthelfer zu legen, ohne dass Strom oder eine spezielle Ausbildung nötig sind“
— Chien-Fu Chen, Distinguished Professor an der National Taiwan University
Wie der Mechanismus der Mikrospalt-Trennung funktioniert
Das Diagnosesystem besteht aus einem kompakten Kunststoffchip, der mit etwa drei Mikrolitern Blut aus einem standardmäßigen Fingerstich befüllt wird. Durch Betätigen einer Handkurbel wird der Chip in Rotation versetzt, wodurch Zentrifugalkraft entsteht, die die Flüssigkeit durch gewundene Mikrofluidikkanäle treibt, die mit Reagenzien für die Blutgruppen A, B und Rh vorbefüllt sind. Wenn ein bestimmtes Blutantigen zum entsprechenden Reagenz passt, verklumpen die roten Blutkörperchen. Am Endpunkt jedes Kanals hält ein Mikrospalt von etwa einem Zehntel der Breite eines menschlichen Haares die agglutinierten Zellklumpen zurück, während einzelne, nicht reagierte Zellen passieren können. Die zurückgehaltenen roten Zellen erzeugen ein sichtbares rotes Band, das die Blutgruppe anzeigt, während die physische Länge des Bandes an einer integrierten Skala den Hämatokritwert misst.
Genauigkeit und Leistung unter Feldbedingungen
Das Forschungsteam bewertete die technische Zuverlässigkeit der Plattform anhand von 21 Krankenhauspatientenproben. Vergleichende Untersuchungen zeigten, dass die optischen Messwerte eng mit den Daten automatischer Krankenhauslaboranalysatoren übereinstimmten. Darüber hinaus bestätigten experimentelle Tests, dass Schwankungen der manuellen Kurbelgeschwindigkeit die Genauigkeit der diagnostischen Messung nicht beeinträchtigten. Der Arbeitsablauf dauert rund eine Minute und macht das tragbare Setup zu einem zugänglichen Medizinprodukt, das medizinisches Personal an vorderster Front unterstützen soll. Chen betonte, dass die breitere Innovation darauf abzielt, wesentliche Diagnostik von stationären Labortischen weg direkt in den Katastropheneinsatz zu verlagern, und zeigt damit, wie diese praktische Erfindung bald das Patentverfahren durchlaufen könnte, um Sanitäter weltweit zu erreichen.
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