Nano-Spritze

Bei der Arbeit mit einem Rasterkraftmikroskop (AFM) am Institut für Biomedizinische Technik in Zürich kamen Dr. Tomaso Zambelli und seine Kollegen darauf, ein ganz neues Imstrument zu kreieren:

Mit der Nano-Spritze lässt sich, im Gegensatz zu herkömmlichen manuellen Systemen, die Kraft der Nadel auf eine Zelle so präzise dosieren, dass sie nicht geschädigt wird (Bild: Pascal Behr, Cytosurge)

Aus der Idee, zwei Elemente zusammen zu schließen – die ultra-feine Meßnadel und die sensitive Kraftkontrolle via Laserstrahl des klassischen AFM – ließ sich die kleinste bislang bekannte Spritze realisieren. Mit dieser Kombination war das Fluid force microscope (FluidFM) geschaffen, das an der Nadelspitze einen Durchmesser von 200 Nanometern hat. Damit lassen sich Stoffe wie Nukleinsäuren oder Medikamente erstmals problemlos und auf höchst schonende Weise in einzelne Zellen einbringen.

Eine Kernkomponente des System ließen die Zürcher Forscher von dem auf Mikrofabrikation spezialisierten Schweizer Zentrum für Elektronik und Mikrotechnik (CSEM) in Neuchatel entwickeln: Dort wurde im Cantilever, dem Verbindungsstück von der Messnadel zum Steuergerät, ein Mikrokanal von 500 Nanometern Durchmesser verlegt. Durch diesen Kanal werden die Flüssigkeiten geführt, die dann über die Messnadel in eine Zelle eingespritzt werden.

Für mögliche Anwendungen des FluidFM sind der Fantasie bis auf weiteres keine Grenzen gesetzt: So lassen sich mit dem System beispielsweise auch Viren in einzelne Zellen einbringen, Injektionen von Wirkstoffen in Echtzeit beobachten oder selbst schwache elektrische Signale registrieren. Vor allem in der Materialwissenschaft oder bei der Produktion von Mikrosensoren eröffnet das System neue Möglichkeiten.
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