Komplettes Blutbild aus nur einem Tropfen

„Wir haben ein komplett neues Konzept für die optische Interferometrie entwickelt“, sagt Domenico Pacifici von der Brown University in Providence. Gemeinsam mit seinen Kollegen bohrte er kleine Löcher, jedes nur ein Bruchteil eines millionstel Meters groß, in eine dünne Metallfolie. Um die Löcher ätzten sie mit lithografischen Methoden konzentrische Ringe. In dieses Material deponierten sie zudem eine fluoreszierende Substanz, die mit einer konventionellen Lichtquelle angeregt werden konnte und darauf ihrerseits Licht aussendete. Wurde nun die Nanostruktur mit einer Flüssigkeit benetzt, konnte diese über die Wechselwirkung von Lichtteilchen mit kollektiven Bewegungen von Elektronen, sogenannten Plasmonen, auf einzelne Bestandteile analysiert werden.
Die Grundlage für diese Analyse bildeten spezifische Interferenzmuster. Dazu regte das Fluoreszenzlicht in der ringförmig strukturierten Metalloberfläche die Elektronen zu einer kollektiven Bewegung an. Es entstanden Plasmonen, die durch das Metall wanderten und ihrerseits wieder andere Lichtteilchen beeinflussten. Die Wechselwirkung führte zu Interferenzmustern, die die Forscher mit einem Lichtsensor aufzeichnen konnten. Diese Muster veränderten sich abhängig von den Bestandteilen in der Flüssigkeit, die die filigrane Sensorstruktur benetzte. Mit diesem optischen Verfahren, das nun erstmals ohne Laserlicht auskam, konnten so schneller genaue Analysen durchgeführt werden als mit herkömmlichen chemischen Methoden.
Für ein ganzes Labor auf einem Chip können nun viele Löcher in eine Metalloberfläche gebohrt werden, umgeben von Ringen mit verschiedenen Durchmessern. Jede dieser Strukturen wäre dann geeignet, jeweils eine andere Substanz in einem Tropfen nachzuweisen. Pacifici und Kollegen wollen in weiteren Versuchen das für diese Analysen nötige Licht über Glasfaserkabel auf den Sensorchip lenken. So könnten die Chips weiter schrumpfen und in Zukunft in ein handgroßes Analysegerät passen. Nutznießer wären nicht nur Ärzte für Blutanalysen, sondern auch Umweltforscher, die Wasserproben schnell auf Schadstoffe untersuchen könnten.