Biomolekulare optische systeme – Biomos

F R A U N H O F E R - I N S T I T U T

F ü R A N g E w A N d T E I N F O R m AT I O N S T E c H N I k F I T

Biomolekulare optische systeme – BiomosDie Abteilung für Biomolekulare Optische Systeme – BioMOS ist

eingegliedert in den Forschungsbereich Life Science Informatik

des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Informationstechnik

FIT. Fraunhofer BioMOS arbeitet mit seinem interdisziplinären

Team aus Biologen, Chemikern, Informatikern, Ingenieuren und

Physikern an der Erforschung theoretischer Zusammenhänge und

an der Entwicklung von Analyse-, Diagnostik- und Screeningver-

fahren auf biomolekularer und zellulärer Ebene.

Die biomolekularen optischen Systeme von BioMOS liefern eine

Vielzahl interessanter Anwendungen. Das Spektrum reicht von

Untersuchungen und Steuerungen der Zell ensembles im Mikroli-

terbereich bis hin zur Detektion ausgewählter Einzelmoleküle und

der Integration von Detektionstechniken in Mikrofluidikstruktu-

ren.

Unsere kernkompetenzen

• Einzelmolekülverfahren

• Entwicklung mikrofluidischer Systeme

• Entwicklung optischer Verfahren und Systeme

• Planung und Realisierung von Komplettsystemen

• Entwicklung und Integration von IT-Lösungen für die

Diagnostik und Analyse

F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F ü R

A N g E w A N d T E I N F O R m A T I O N S T E c H N I k F I T

unser leistungsspektrum

mIkROSySTEmTEcHNIk

Mikrofluidische Systeme; Integration; Hybrid-Technologie;

kundenspezifische System- und Detaillösungen, Machbarkeitsstu-

dien.

Anwendung

Schnelle Diagnostik; angepasste Systemlösungen; Portabilität:

Rund-um-die-Uhr-Monitoring von Krankheiten.

OpTIk

Hochsensitive Detektion (LIF); Simulation; Konzeption und

Entwicklung; kundenspezifische Systemlösungen.

Anwendung

Einzelmoleküldetektion (0D, 2D, 3D); Live-Cell-Monitoring.

BIO-SySTEmTEcHNIk

Assayentwicklung; Assayintegration in Mikrosysteme; Integration

biologischer Systeme in Mikrosysteme.

Resultat

High-Throughput-Screening; High-Content-Screening; präzise

und zuverlässige Diagnostik.

IT

Informationssysteme für die Lebenswissenschaften; Bildverar-

beitung und Analyse; schnelle Informationsverarbeitung durch

Parallelprocessing.

Bio-systemtechnik

Die Kompetenz im biologischen Laborbereich liegt in der Inte-

gration von biologischen und diagnostisch relevanten Assays in

mikrofluidische Systeme. Ausgehend von Partikelmodifikationen,

Fluoreszenzlabelling an Proteinen, über die Anpassung von

Oberflächen für biologische Anwendungen bis hin zur optischen

Vermessung der Fluoreszenzsignale und der Bestimmung der

kinetischen Eigenschaften von biologischen Reaktionen werden

alle Schritte auf die jeweilige mikrofluidische Situation angepasst

und evaluiert.

Weitere Applikationsfelder bestehen in der Etablierung und der

Evaluierung von Antigen-Antikörper Sandwich-Assays für die

Bestimmung von diagnostisch relevanten Parametern.

Der umfangreiche Gerätepark der Labors erlaubt die Durchfüh-

rung einer Vielzahl von molekularbiologischen Grundtechniken.

Beispiele hierfür sind: UV–VIS photometrische Messungen,

Fluorimeter Messungen, Realtime PCR Methoden, Proteinaufrei-

nigungen (FPLC) uvm.

In naher Zukunft wird die Ausstattung mit Geräten zur Durchfüh-

rung zellbasierter Anwendungen erweitert. Damit wird es dann

auch möglich sein, verschiedene Zelltypen in mikrofluidischen

Systemen zu kultivieren und Signalparameter abzuleiten.

B I O m O l E k U l A R E O p T I S c H E S y S T E m E

– B I O m O S

optik

Ein weiteres Tätigkeitsfeld ist die wissenschaftliche und ange-

wandte Optik. Unser Schwerpunkt liegt hier auf der Entwicklung

von kundenspezifischen Systemlösungen, besonders auf dem

Gebiet der hochsensitiven Detektion. Für die Konzeption der

optischen Systeme verwenden unsere Ingenieure und Wissen-

schaftler moderne optische Konstruktionssoftware. Programme

wie der Industriestandard ZEMAX oder die optomechanische

Konstruktionssoftware TracePro ermöglichen es, die Entwick-

lungszeiten kurz zu halten und gewährleisten gleichzeitig eine

hohe Qualität bereits in der Planungsphase.In unserem modern

eingerichteten Laserlabor werden anschließend die erarbeiteten

optischen Konzepte als Laboraufbau realisiert und anhand von

präzisen Messungen evaluiert. BioMOS legt großen Wert auf

engen Kundenkontakt während der gesamten Konzeptions- und

Entwicklungsphase, um die kundenspezifisch optimale Lösung

erarbeiten zu können.

Neben der Entwicklung von optischen Systemen hat sich BioMOS

auf die Integration von optischen Standardkomponenten

spezialisiert. Hierbei nutzt BioMOS seine jahrelange Erfahrung im

Umgang mit optischen Technologien, um qualitativ hochwertige

Komponenten von ausgewählten Herstellern zu beziehen.

Oftmals erfolgt zusätzlich eine mechanische Modifikation der

Komponenten, um diese optimal in kundenspezifische Systeme

integrieren zu können.

B I O m O l E k U l A R E O p T I S c H E S y S T E m E

– B I O m O S

mikrosystemtechnik

Im Rahmen der Entwicklung von Analyse-, Diagnostik- und

Screeningverfahren für biologische Anwendungen hat BioMOS

umfangreiche Kompetenzen im Bereich der Mikrofluidik

erworben. Dazu gehört die Aufbau- und Verbindungstechnik,

die eine Integration von Sensorik zum Aufbau eines Biochips

und eine zuverlässige Schnittstelle zwischen Biochip und

Messsystem ermöglicht. In seinem Reinraum (Klasse 1000) kann

BioMOS mikrofluidische Strukturen basierend auf Silizium oder

Kunststoffabformung für den Aufbau hybrider Mikrosysteme

herstellen. Diese Systeme können mit Hilfe von CFD-Software

modelliert und optimiert werden.

BioMOS ist dadurch in der Lage, je nach Kundenwunsch die

Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung mikrofluidischer

Systeme für unterschiedlichste Anwendungen im Bereich der

Bioanalytik durchzuführen oder auch Unterstützung beispiels-

weise in Form von Detaillösungen oder Machbarkeitsstudien

anzubieten.

laBorausstattung

molekularbiologielabor

Genlabor der Sicherheitsstufe S1; CCD-System zur Auswertung

von Elektrophoresegelen; DNA Sequenzierautomat; UV-Vis-

Spektrophotometer / Fluorimeter; HPLC- und präparatives

Chromatographiesystem; Pipettierroboter und Liquid-Handling-

System.

Reinraum

Reinraum der Klasse 1.000; Fotomaskenentwurf; 3D-Fluidik-

simulation; isotropes und anisotropes Ätzen; mikrofluidische

Aufbau- und Verbindungstechniken.

laserlabor

Einzelmolekültracker; Mikrofluidiksystem mit integrierter

Fluoreszenzdetektion; Vielzahl von DPSS- und Halbleiter lasern;

modulierbarer Argonionenlaser; gepulster Excimerlaser;

ultraschneller und modulierbarer Bildverstärker; aufrechte und

inverse Fluoreszenz- sowie Stereomikroskope; gekühlte CCD

Kameras mit lichtempfindlichen Objektiven.

Elektronik- und computerlabor

Großrechner auf FPGA-Basis; Standard-Messplatz für die Ent-

wicklung von Digitalplatinen; CAE-Software für die Entwicklung

komplexer Platinen; FPGA-Design-Software.

kontakt

Fraunhofer-Institut

für Angewandte Informationstechnik FIT

Dr. Harald Mathis

Schloss Birlinghoven

53754 Sankt Augustin

Telefon: + 49 2241 14-1512

Fax: + 49 2241 14-1511

www.fit.fraunhofer.de

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