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However, this will require molecular analysis systems that can examine hundreds or thousands of these cells individually and simultaneously. Current technology does not allow for such analyses. Scientists in Dresden would therefore like to use chemo-fluidic circuits developed at the "Center for Advancing Electronics Dresden" cluster. These are based on chemical transistors, which, analogous to microelectronics, make it possible to combine complete information-processing systems on a single chip. However, they do not control electrical currents, but rather the fluid currents contained within the human cells, which are to be examined. And they themselves are directed through the chemicals and liquids necessary for the analysis.

The researchers strive to build integrated circuits that, owing to the combination of thousands chemical transistors on a chip, are able to independently and simultaneously conduct complex analysis procedures on hundreds or thousands of individual human cells. Initially, the scientists will focus on the development of chemical chips for the diagnosis of a special type of white blood cell cancer (acute myeloid leukaemia), for which therapy could be fundamentally improved if successful. At a later stage, they hope to develop circuits for the treatment of other diseases.

Financing by the VIP+ Programme of the BMBF:

With the High-Tech-Strategy 2025 "Research and Innovation for People", the Federal Government has set itself the goal of identifying the diverse application potentials of excellent research even more quickly and effectively, and of making them available to industry and society. To achieve this, the bridge between academic research and it's commercial exploitation or societal application must be further strengthened. The BMBF funding measure "Validation of the technological and societal innovation potential of scientific research - VIP+" addresses this issue and supports researchers in systematically validating research results and in opening up areas of application.

Media Enquiries

Prof. Dr. Andreas Richter
Technische Universität Dresden
Faculty of Electrical and Computer Engineering
Institute for Semiconductors and Microsystems
01062 Dresden
andreas.richter7@tu-dresden.de
Tel.: +49 351 463-36336

Prof. Dr. Mario Menschikowski
Carl Gustav Carus University Hospital Dresden
Institute for Clinical Chemistry and Laboratory Medicine
Fetscherstr. 74
01307 Dresden
Tel.: +49 351 458-2634
Mario.Menschikowski@uniklinikum-dresden.de

[Deutsche Version]

Chemische Schaltkreise für die molekulare Diagnose und Behandlung bisher unheilbarer Krankheiten

Im Rahmen der Hightech-Strategie 2025 der Bundesregierung finanziert das BMBF die Einrichtung einer interdisziplinären Forschergruppe, welche mit einer neuen Schaltkreistechnologie ein zentrales Problem genetischer Untersuchungen humaner Einzelzellen lösen möchte. Mediziner hoffen, dass solche Untersuchungen die Diagnostik und Therapie vieler schwerer Krankheiten drastisch verbessern und die Behandlung oder gar Heilung von Krebs- und Immunkrankheiten erlauben werden, für die es heute noch keine geeigneten Verfahren gibt. Allerdings werden dafür molekulare Analysesysteme benötigt, die hunderte oder tausende dieser Zellen individuell und gleichzeitig untersuchen können. Dies kann aktuell keine Technologie leisten.

Dresdner Wissenschaftler möchten dafür chemofluidische Schaltkreise nutzen, die am Cluster „Center for Advancing Electronics Dresden“ entwickelt wurden. Diese beruhen auf chemischen Transistoren, die es analog zur Mikroelektronik ermöglichen, komplette informationsverarbeitende Systeme auf einem einzigen Chip zu vereinen. Allerdings steuern sie keine elektrischen Ströme, sondern Flüssigkeitsströme, welche die zu untersuchenden menschlichen Zellen enthalten. Und sie werden selbst direkt durch die für die Analyse notwendigen Chemikalien und Flüssigkeiten dirigiert.

Die Forscher wollen integrierte Schaltkreise bauen, die dank der Kombination tausender chemischer Transistoren auf einem Chip selbstständig komplexe Analyseprozeduren an hunderten oder tausenden humanen Einzelzellen gleichzeitig durchführen. Dabei wenden sich die Wissenschaftler anfangs der Entwicklung chemischer Chips für die Diagnostik einer speziellen Krebserkrankung weißer Blutkörperchen zu (der akuten myeloischen Leukämie), deren Therapiechancen im Erfolgsfall fundamental verbessert werden könnten. Später möchten sie Schaltkreise für die Behandlung anderer Krankheiten entwickeln.

Finanzierung durch VIP+ Programm des BMBF:

Mit der Hightech-Strategie 2025 „Forschung und Innovation für die Menschen“ hat sich die Bundesregierung das Ziel gesetzt, die vielfältigen Anwendungspotentiale exzellenter Forschung noch schneller und effektiver zu identifizieren und für Wirtschaft und Gesellschaft nutzbar zu machen. Dafür muss die Brücke zwischen akademischer Forschung und ihrer wirtschaftlichen Verwertung bzw. gesellschaftlichen Anwendung weiter gestärkt werden. Die BMBF-Fördermaßnahme "Validierung des technologischen und gesellschaftlichen Innovationspotenzials wissenschaftlicher Forschung – VIP+" setzt hier an und unterstützt Forscherinnen und Forscher dabei, Forschungsergebnisse systematisch zu validieren und Anwendungsbereiche zu erschließen.

Bildunterschrift: Doktorand Anthony Beck, Mit-Entwickler der Technologie, hält einen chemischen Schaltkreis mit gefärbten Analysemedien. Auf dem Monitor im Hintergrund ist ein Mikroskopiebild eines der chemischen Transistoren des chemischen ICs zu sehen.

Informationen für Journalisten:

Prof. Dr. Andreas Richter
Technische Universität Dresden
Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik
Institut für Halbleiter- und Mikrosystemtechnik
01062 Dresden
Tel.: 0351 463-36336
andreas.richter7@tu-dresden.de

Prof. Dr. Mario Menschikowski
Universitätsklinikum Dresden
Institut für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin
Fetscherstr. 74
01307 Dresden
Tel. 0351 458-2634
Mario.Menschikowski@uniklinikum-dresden.de