Home-based diagnostics is the future of healthcare, fueled by the lack of medical personnel and the busy lifestyle of patients. Mobile testing systems for quantitative analysis of different blood markers are already available on the market but as most of these read-outsystems are based on gold nanoparticles they are limited in sensitivity. Fluorescence-based tests and readers offer a solution to these limitations. In this thesis, parameters of a fluorescent reader, like the light source and light path, as well as materials within the lightpath, namely immunoassay membrane and test cassette material were optimized to allow for further investigation of the Bloom Lab FLURE technology. LEDs were tested in three different prototypes and in a custom-made test set-up, the “experimental unit”, regarding their capability to excite fluorescently-labeled test strips.The experimental unit was also used to investigate ideal LED position. Three different testcassette materials and seven different combinations of lateral flow membranes and corresponding backings were tested to find the best option in regards to autofluorescence.The best results were achieved using an LED at 365 nm peak wavelength with a relatively small viewing angle of 35° being positioned at 0° angle above the test strip. Contrast was further improved by addition of an optical longpass filter starting at 475 nm and the use of a black test cassette material. The autofluorescence comparison of different testmembranes showed no correlation between pore size and reflectance or autofluorescence but found a strong dependence on the type of backing card. Lateral flow membranes with white backing cannot be used with the current version of the FLURE Lab due to high reflectance. The final conclusion of this thesis is that future development should be based on Bloom FLURE Lab Prototype 3 which combines all parameters regarding the illumination asmentioned above. With this reader, analysis of commercially available fluorescence-based lateral flow tests is possible which offers great potential on the market.
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Die Zukunft des Gesundheitswesens liegt in der Heimdiagnostik, die durch den Mangel an medizinischem Personal und dem schnelllebigen Alltag der Patient*innen vorangetrieben wird. Bereits erhältliche mobile Testsysteme, die Blutwerte quantitativ analysieren, nutzen meist Tests, die auf Gold-Nanopartikeln basieren und durch dieses Ausleseverfahren in ihrer Sensitivität eingeschränkt sind. Fluoreszenzbasierte Tests und Analysegeräte bieten eine Alternative und lösen das Sensitivitätsproblem. In dieser Diplomarbeit wurden die Parameter eines solchen Gerätes, wie die Lichtquelle, der Lichtpfad, sowie alle Materialien innerhalb dieses Lichtpfades, wie die Testmembran und das Material der Testkassette optimiert, um damit einen Ausbau der Bloom Lab FLURE Technologie zu ermöglichen. Verschiedene LEDs wurden mit Hilfe von drei Prototypen und einem speziell gefertigten Testaufbau, der “Experimental Unit”, auf ihre Fähigkeit, mit fluoreszenten Partikeln versehene Teststreifen anzuregen, getestet. Auch die optimale Positionierung der LEDs wurde mit der Experimental Unit ermittelt. Es wurden drei verschiedene Testkassetten und sieben Kombinationen an Testmembranen und entsprechender Trägerkarte untersucht, um die geeignetsten Materialien zu bestimmen und die Autofluoreszenz zu minimieren. Die besten Resultate wurden mit einer LED mit einer Spitzenwellenlänge von 365 nm und einem Abstrahlwinkel von 35° erzielt, die in einem Winkel von 0° direkt über dem Teststreifen positioniert wurde. Durch das Verwenden eines Langpassfilters, beginnend bei 475 nm, und einer schwarzen Testkassette konnte der Bildkontrast zusätzlich erhöht werden. Die Autofluoreszenz und das Reflexionsvermögen der verschiedenen Testmembranen zeigte sich unabhängig von der absoluten Porengröße, aber stark beeinflusst durch die Wahl der Trägerkarte. Testmembranen mit weißer Trägerkarte können aufgrund der starken, von ihnen verursachten Reflexion nicht mit der aktuellen Version des FLURE Labs verwendet werden. Die Schlussfolgerung dieser Diplomarbeit ist, dass alle zukünftigen Entwicklungen des Bloom FLURE Labs auf den Parametern von Prototyp 3 aufbauen sollten, da dieses Modell die bereits oben genannten Eigenschaften zur Beleuchtung vereint. Prototyp 3 ermöglicht außerdem die Analyse von kommerziell erhältlichen, fluoreszenzbasierten Teststreifen anderer Hersteller, was großes Potential für den zukünftigen Markt bringt.
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Zusammenfassung in deutscher Sprache Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
