Investigation of a novel segmented flow approach for magnetic-bead-based processing of biochemical assays and its application for continuous single-cell DNA extraction

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Wir entwickeln eine auf „segmentiertem Fluss“ basierende, mikrofluidische Plattform zur kontinuierlichen biomolekularen Untersuchungen einzelner Zellen. Die Zellen werden in Tröpfchen eingeschlossen, die durch eine nicht-mischbare kontinuierliche Phase voneinander getrennt sind. Das Projekt erweitert den Stand der Technik in der Tröpfchen-basierten Mikrofluidik deutlich durch:(1) Implementierung des kompletten Prozesses von der Zell-Lyse, über die Extraktion von Biomolekülen (z. B. DNA), bis zur anschließenden Aufreinigung, Vervielfältigung und Detektion.(2) Verwendung funktionalisierter magnetischer Partikel nicht nur zur Festphasenextraktion, sondernauch zur Steuerung der Tröpfchen und dem sequentiellen Transfer der Biomoleküle zwischen denunterschiedlichen Flüssigkeits-Kompartimenten bei minimaler Probenverschleppung.(3) Flexible Zeitsteuerung der Tröpfchenbewegungen mittels externer magnetischer Felder ohne aufwendige und kostspielige elektrische Konkate auf dem Chip.Die Ergebnisse dieser Forschung vergrößern die Anzahl der Assays, welche mittels „segmentierter Fluss“ Mikrofluidik implementiert werden können. Konkrete Beispiele sind; (i) kontinuierliche ProzessÜberwachungen wie die Online-Überwachung von Fermentationsprozessen, und (ii) Einzel- Zelluntersuchungen ausgehend von geringen Proben-Mengen z. B. aus Biopsie bei Krebsoperation.