Infineon Technologies stellt weltweit ersten Biochip zur elektronischen Analyse von Biomolekülen vor - Erfindung revolutioniert Diagnostik: billiger, schneller und einfacher zum Ergebnis

Feb 18, 2002 | Technology Media

München – 18. Februar 2002 – Infineon Technologies hat den weltweit ersten Biochip mit integrierter Auswerteelektronik vorgestellt. Er soll die bedeutend schnellere, einfachere und kostengünstigere Analyse von Biomolekülen, wie Nukleinsäuren oder Proteinen, in der klinischen Diagnostik und der patientenindividuellen Medizin ermöglichen. Die erste Generation von Biochips, die Infineon Mitte diesen Jahres anbieten wird, arbeitet mit aufwändigen optischen Analysemethoden. Durch die nächste Generation, den voll elektronischen Biochip, hat Infineon nun einen weiteren großen Schritt in Richtung einer schnellen und optimierten Analysetechnologie getan. In rund einem Jahr soll die Eignung der elektronischen Biochips in der Praxis bestätigt werden.

Ein Biochip macht die Arbeit von 128 Reagenzgläsern


Obwohl der neuentwickelte Biochip von Infineon nur maximal etwa einen Viertel Quadratzentimeter groß ist, enthält er 128 miniaturisierte Probenträger, die jeweils bis zu hundert Mikrometer (ein Zehntel Millimeter) klein sind. Er ersetzt damit beispielsweise bis zu 128 Einzeltests, die bisher nur durch zeit- und kostenintensive Reihenuntersuchungen möglich waren.

Gerade die medizinische Diagnostik in Krankenhaus und Arztpraxis lässt sich durch derartige elektronische Biochips verbilligen, beschleunigen und verbessern. Langfristig ermöglichen es diese Biochips sogar, vor der Einnahme von Medikamenten zu prüfen, wie ein Patient auf ein bestimmtes Arzneimittel reagiert und die Dosierung angepasst werden muss.

Analyse und Auswertung auf dem Bruchteil nur eines Quadratzentimeter


Infineons Biochip basiert auf einem Standard-CMOS- (Complementary Metal Oxide Silicon) Halbleiter-Fertigungsprozess mit zusätzlichen Goldelektroden. Silizium als Basismaterial bietet den Vorteil, dass Elektronik für die Signalverstärkung und die Signalauswertung im Chip integriert werden kann. Gegenüber optischen Systemen, die komplizierte und aufwändige Auswertungsapparaturen und speziell geschultes Personal benötigen, sind rein elektronische Lösungen einfacher zu bedienen und wesentlich robuster.

Die entwicklungstechnische Leistung von Infineon bestand darin, die biochemische Erweiterung der CMOS-Technik mit der empfindlichen On-Chip-Auswerteelektronik zu kombinieren. Es muss gewährleistet sein, dass das für die elektronische Auswertung notwendige Gold die CMOS-Strukturen nicht beeinflusst. Infineon kann nun erprobte und bewährte Fertigungsmethoden weiternutzen, mit denen seit Jahren integrierte Schaltkreise für den täglichen Bedarf hergestellt werden.

„Mit unserer umfassenden Expertise beim Material Silizium, von der Mikrostrukturierung über die Schaltungsentwicklung bis zur Prozesstechnik, verfolgen wir im Bereich der Biotechnologie das Ziel, preiswerte halbleiterbasierte Lösungen bereitzustellen“, so Dr. Sönke Mehrgardt, Technologie-Vorstand von Infineon. „Durch die innovative Weiterentwicklung existierender Halbleitertechnologien wollen wir die medizinische Diagnostik vereinfachen, verbessern, verbilligen und beschleunigen. Mit unserer Kernkompetenz Siliziumtechnik können wir durch neue Produkte neue Anwendungsfelder erschließen.“

Verfahren für Test und Auswertung beim Biochip


Beim integrierten elektronischen Analyseverfahren werden den zu untersuchenden Proben Enzyme zugefügt. Diese Enzyme können eine weitere zugegebene Substanz in elektrisch aktive Bestandteile aufspalten. Dadurch entsteht ein Stromfluss an den Goldelektroden der Sensorelemente, der mit hochempfindlichen Schaltungen gemessen werden kann. Über den zeitlichen Verlauf des Stromflusses lässt sich die Konzentration einer gesuchten Substanz ermitteln.

Bei optischen Lösungen werden die Proben mit einem fluoreszierendem Farbstoff versehen, der bei Bestrahlung Licht einer bestimmten Wellenlänge emittiert. Dieses wird mit einer CCD- (Charge Coupled Device) Kamera ausgelesen. Die dabei entstehenden Farbmuster geben Aufschluss über die Zusammensetzung der untersuchten Substanzen.

Infineon ist derzeit auch in Projekten mit optischem Auswerteverfahren tätig. Erste Biochips mit optischer Auswertung sollen ab Mitte 2002 auf den Markt kommen.

Bei der Entwicklung von vollelektronischen Biochips arbeitet Infineon im Rahmen eines seit April 2000 laufenden, dreijährigen BMBF- (Bundesministerium für Bildung und Forschung) Förderprojektes mit Namen SIBANAT (Silizium-Chipsystem für die biochemische Analysetechnik) mit verschiedenen Partnern zusammen. Die SIBANAT-Projektpartner sind neben Infineon die Unternehmen Eppendorf, das FhG ISIT (Fraunhofer Gesellschaft, Institut Siliziumtechnologie), die November AG und die Siemens AG.

Mit der Entwicklung des Biochips mit integrierter Auswerteelektronik beweist Infineon einmal mehr seine Innovationskraft. Im Januar 2002 ist Infineon für seine Leistungshalbleiterfamilien CoolMOS und IGBT mit dem Innovationspreis 2001 der Deutschen Wirtschaft ausgezeichnet worden.

Über Infineon


Infineon Technologies AG, München, bietet Halbleiter- und Systemlösungen für Anwendungen in der drahtgebundenen und mobilen Kommunikation, für Sicherheitssysteme und Chipkarten, für die Automobil- und Industrieelektronik, sowie Speicherbauelemente. Infineon ist weltweit tätig und steuert seine Aktivitäten in den USA aus San Jose, Kalifornien, im asiatisch-pazifischen Raum aus Singapur und in Japan aus Tokio. Mit weltweit rund 33.800 Mitarbeitern erzielte Infineon im Geschäftsjahr 2001 (Ende September) einen Umsatz von 5,67 Milliarden Euro. Das DAX-Unternehmen ist in Frankfurt und New York (NYSE) unter dem Symbol „IFX“ notiert. Weitere Informationen unter www.infineon.com.

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  • Der weltweit erste Biochip mit integrierter elektronischer Auswertung von Infineon Technologies ermöglicht die bedeutend schnellere, einfachere und kostengünstigere Diagnostik.
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