Biochip

momentan bis auf bereits existierende und in praktischer Anwendung befindliche Biosensoren nur experimentelle Zukunftstechnologie, bei der gentechnisch erzeugte extrem kleine Einheiten aus Proteinen und Nukleinsäuren auf einem im Computer einsetzbaren Mikrochip platziert werden. Der auf der Basis von Biomolekülen arbeitende Chip soll gegenüber dem Halbleiterchip eine höhere Leistungsdichte erreichen.

Man könnte somit den menschlichen Gedächtnisaufbau im Computerspeicher benutzen. Der Biochip gilt nach zu erwartender Weiterentwicklung als Mikrochip der Zukunft.

Biosensoren sind Messfühler, die die Kopplung von Biomolekülen mit Transduktoren ausnutzen. Die Biomoleküle (z.B. Antikörper, Enzyme oder Mikroorganismen) wirken als Rezeptoren und haben die Aufgabe, spezifische Stoffe zu erkennen. Die Transduktoren wandeln die aufgenommenen Signale in elektrische Signale um und verstärken diese (beispielsweise mithilfe von potentiometrischen Sensoren). Verfügbar sind bereits Enzym-Elektroden, die in der Biotechnologie, der Lebensmittelindustrie (Bestimmung von Ethanol, Glucose, Harnsäure, Laktose, Milchsäure), der Medizin und im Umweltschutz zur Anwendung kommen.

Weitere verfügbare Biosensoren sind die DNA-Chips (Abk. für: Desoxyribonukleinsäure). Diese bestehen aus definierten DNA-Abschnitten, die von selektiv komplementären Nukleotiden (wichtige Verbindung für den Aufbau der Nukleinsäure) gebunden sind. Spezielle Nukleotide lassen sich aufgrund der durch Licht ausgelösten Bindungsbildung innerhalb einer photolithographischen Maske (Photolithographie = ein Verfahren zur Vorbereitung der selektiven Diffusion mithilfe eines photochemischen Prozesses) genau lokalisieren. Werden Fluoreszenzmarker in den komplementären DNA-Abschnitten durch Laser angeregt, lassen sich die DNA-Abschnitte identifizieren und quantifizieren. Auf diesem Wirkungsprinzip basierende Chips existieren für die Expressionsanalyse, die Gensequenzierung und die HIV-Resistenzprüfung.