Drum prüfe, wer sich ewig bindet…

Biomolekulare Interaktionen finden im Körper ständig statt, was man am besten am menschlichen Immunsystem veranschaulichen kann. Dringen körpereigene oder -fremde Antigene (Biomoleküle) wie beispielsweise Grippeviren in den Körper ein, dann wird ein Prozess gestartet, an dessen Ende Antikörper (Biomoleküle) produziert werden. Diese besetzen zum einen Viren, sodass diese sich nicht mehr an Wirtszellen andocken können, zum anderen können Antikörper bereits befallene Wirtszellen markieren, sodass sogenannte T-Killerzellen diese abtöten können. Dieser Prozess findet auch bei harmlosen Antigenen statt, was als Allergie bekannt ist, oder auch nicht, wo es eigentlich wünschenswert wäre. Bestes Beispiel für Letzteres sind Krebszellen. Mit den passenden Antikörpern könnten Krebszellen markiert werden und das körpereigene Immunsystem würde diese dann bekämpfen.

Leichter gesagt als getan. Leider gibt es zigmilliarden Kandidaten bei der Suche nach passenden Partnern und Bindungen, die alle getestet werden müssen. Üblicherweise kommen bei diesen Tests fluoreszierende oder radioaktive Indikator-Substanzen zum Einsatz, welche jedoch die natürliche Aktivität der Biomoleküle stören können. Dies sind natürlich keine idealen Voraussetzungen für Pharmafirmen, da einerseits Verfahren mit Markierern finanziell aufwändig sind, andererseits die Gefahr besteht, dass Ergebnisse verfälscht sind. Vor allem die Gefahr von verfälschten Ergebnissen hat die U. S. Food and Drug Administration kurz FDA dazu veranlasst, markierungsfreie Testverfahren zu fordern.

Als Spin-off der Universität Tübingen hat Biametrics das markierungsfreie Verfahren weiterentwickelt und verfügt seit 2007 über ein eigenes Patentportfolio. Das SCORE (Single COlour REflectometrie) genannte Verfahren umfasst innovative Messverfahren, Oberflächenchemie und Assays für die zeitaufgelöste Erfassung von jeglicher Art von Biomolekülinteraktionen. Umgesetzt wurde die Technologie zunächste im b-screen, dem ersten markierungsfreien Analysegerät von Biametrics. Das b-screen ist ein Hochdurchsatzgerät und arbeitet mit einer wissenschaftlichen Kamera auf CameraLink-Basis in Verbindung mit einem FPGA-basierten Frame Grabber. Da kleinste Änderungen in der Lichtintensität erkannt werden müssen, ist eine Aufsummierung vieler Bilder notwendig, was bisher im FPGA des Frame Grabbers gerechnet wird. Das b-screen ist mit seinem hohen Durchsatz mit bis zu 22.500 Interaktionen pro Durchlauf auf Screening Anwendungen in der Pharmaforschung ausgelegt. Es erfüllt damit den Wunsch der Pharmafirmen nach einer schnellen und effektiven Analysemöglichkeit. Für  Universitäten und kleinere Labore genügt jedoch oft ein geringerer Durchsatz. 

Aus diesem Grund startete Biametrics mit der Entwicklung eines wesentlich kostengünstigeren und kleineren Systems. Einsparpotenzial sah Biametrics im Wechsel von der bisherigen CameraLink-Lösung mit Kamera und Frame Grabber zu einer USB 3.0 basierten Kameralösung. Dies würde auch die Anbindung an Laptops und Tablets ermöglichen. Damit dies jedoch reibungslos funktionieren würde, durfte das neue, kostenoptimierte System wenig oder im Idealfall keine Rechenleistung vom Hostsystem beanspruchen. Ein unerfüllbarer Wunschtraum? Daran glaubte Biametrics nicht und begann mit der Recherche nach einer geeigneten USB 3.0 Industriekamera und fand die mvBlueFOX3 Familie.

Die mvBlueFOX3 verfügt über ein FPGA, was in Verbindung mit dem Bildspeicher viele Aufgaben und Funktionen direkt in der Kamera ausführen kann. Diese kamerabasierten Funktionen werden Smart Features genannt, da diese Features eine Standardindustriekamera smarter machen. Für Biametrics war das Smart Feature „Frame Averaging“ zur Bildmittelung ausschlaggebend, welches äquivalent zur bisherigen Lösung eingesetzt werden konnte. Damit konnte sich Biametrics voll auf die Optimierung des Analyseverfahrens konzentrieren und – es hat sich gelohnt. Mit b-portable, der Name ist Programm, hat Biametrics die mobile Analysevariante angekündigt, welche demnächst verfügbar sein wird.

Das Gerät ist nicht nur interessant für die definierte Zielgruppe, durch die Mobilität ist b-portable auch für die Point-of-Care-Diagnostik interessant. Eine Vision des Robert-Koch-Instituts ist es, dass Passagiere aus Risikogebieten direkt am Flughafen beispielsweise auf Ebola kontrolliert werden. Hierfür ist das Robert-Koch-Institut eine Kooperation mit Biametrics eingegangen.

Dr. Florian Pröll, Geschäftsführer Biametrics

In MATRIX VISION haben wir den idealen Partner für eine unkomplizierte und kosteneffiziente Umsetzung unserer Wünsche gefunden. MATRIX VISION hat die für uns passende Kameralösung geliefert, wodurch wir auf eine aufwändige Eigenentwicklung verzichten konnten. Diese kundenspezifische Lösung ermöglicht es uns, die Leistungsfähigkeit des verwendeten Sensors gezielt für unsere Anwendung auszunutzen, ohne auf die Restriktionen von Standard Kameraelektronik und Firmware beschränkt zu sein.