Stell dir vor, ein winziger Tropfen auf einem Chip könnte sich teilen, einen schmalen Hals bilden und in zwei separate Teile übergehen. Genau das haben Forscher nun möglich gemacht. Das System namens IMAR nutzt elektrisch gesteuerte Oberflächen, um Tropfen gezielt zu verschieben und in neue Anordnungen zu bringen.
Das Besondere: Die Tropfen brauchen keine Beine, Räder oder beweglichen Greifer. Ihre Form selbst ist das Werkzeug. Eine Kamera überwacht dabei jeden Schritt und liefert Rückmeldung über die bearbeiteten Proben.
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Die Flüssigkeit wird nicht einfach ungeprüft durch ein Programm bewegt, wie es in Forschung und Wissenschaft heißt. Das Programm erhält Informationen über das Resultat seiner bisherigen Handlungen. Bei Farbreaktionen kann die Kamera Veränderungen erfassen und daraus Konzentrationen bestimmen.
Automatische Verdünnung bei zu starken Signalen
Ist eine Probe so stark gefärbt, dass Konzentrationsunterschiede kaum erkennbar sind, reagiert das System automatisch. Es teilt einen Tropfen und führt einen Teil mit Verdünnungsflüssigkeit zusammen. So wird das Signal wieder messbar.
Forscher testeten das System unter anderem an Wasser aus verschiedenen Quellen. Ein besonders spannendes Experiment: Über acht Stunden wurde der pH-Wert von Kariesbakterien-Nährmedien alle 30 Minuten gemessen.
Die Bildauswertung nutzt maschinelles Lernen. Für eine Glukosemessung reichten nur 200 Kalibrierbilder statt der üblichen 2.000 - dank eines vortrainierten Modells als Ausgangspunkt.
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Ein Nanoliter entspricht einem Milliardstel Liter. Diese winzigen Mengen ermöglichen viele Reaktionen auf kleinstem Raum. Der dokumentierte Hardwareaufbau wiegt nur etwa 300 Gramm. Die Kombination aus Bewegung, Beobachtung und Entscheidung macht aus den kleinen Tropfen ein vollständig automatisiertes Analysesystem.
