Neuer Test liefert genaues Ergebnis innerhalb von Minuten

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Schnell und präzise: Diese beiden Eigenschaften soll ein neues Testverfahren verbinden und Virus-Erkrankungen wie Covid-19 erkennen. Dafür sollen Viren auf kleinen Biochips gebunden werden. Für die Analyse von DNA-Proben funktioniert das System bereits.

Viele Menschen haben es während der Corona-Pandemie erlebt: Schnelltests liefern zwar fix ein Ergebnis, sind aber nicht ganz zuverlässig. Die aufwendigen PCR-Tests weisen das Corona-Virus sicher nach, dauern jedoch deutlich länger. Wissenschaftler:innen der Universität Siegen arbeiten darum zusammen mit Kolleg:innen der Universität Erlangen-Nürnberg an einem neuen Test-Verfahren, um Virus-Erkrankungen wie Covid-19 schnell und präzise zu erkennen. Dadurch könnte in einigen Jahren ein Test zur Verfügung stehen, der schon nach wenigen Minuten ein sicheres Ergebnis liefert.

So funktioniert der Biochip-Test
Den Schlüssel dazu liefern spezielle Biochips und Terahertz-Strahlen. Die in Siegen entwickelten Biochips sind nur 2,2 Quadratzentimeter groß und bestehen aus einem Glasträger, der mit Gold und Chrom beschichtet ist. In dem Forschungsprojekt MATISSE von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geht es nun darum, Viruspartikel mit ihrer Hilfe nachzuweisen.
„Terahertz-Strahlen können charakteristische Schwingungen in biologisch bedeutsamen Molekülen anregen. So entstehen starke Resonanzen, die von einem Terahertz-Empfänger gemessen werden können", erklärt die Siegener Forscherin Dr. Anna Wigger die Idee dahinter. Das Team um Projektleiter Prof. Dr. Peter Haring Bolívar möchte auf den Biochips sogenannte „Fänger-Moleküle" aufbringen, die exakt zu bestimmten, charakteristischen Strukturen von Viruspartikeln passen und diese auf der Chip-Oberfläche festhalten können. Führt man an dem Chip anschließend eine Terahertz-Messung durch, so verändert sich die Resonanz-Frequenz des Sensors. Das gesuchte Virus ließe sich damit zweifelsfrei nachweisen. „Sie können sich das wie bei einer Stimmgabel vorstellen, die einen spezifischen Klang hat. Befestigt man ein kleines Gewicht an der Stimmgabel und schlägt sie erneut an, so verändert sich dieser Klang. Ebenso ändert sich bei unserem Messprinzip die Resonanz-Frequenz, wenn die Terahertz-Strahlen auf einen Chip bzw. Sensor treffen, der ‚beladen' ist – bei dem also ein Molekül oder Viruspartikel angedockt hat", erläutert Wigger.

Für DNA-Proben lässt sich das Verfahren bereits anwenden
Die Siegener Wissenschaftler:innen arbeiten bereits seit mehreren Jahren an der Methode. Die Analyse von DNA-Proben funktioniert mit dem Verfahren bereits erfolgreich. So lassen sich durch die Biochips und Terahertz-Strahlen zum Beispiel Erbkrankheiten erkennen oder das individuelle Krebsrisiko identifizieren. Bei der Ausweitung des Verfahrens auf die Virus-Erkennung stehen die Forscher:innen vor einigen Herausforderungen. Denn bei Viren handelt es sich um komplexere Systeme.

Nach dem Einsatz für Krebs-Marker soll die Methode im nächsten Schritt auf Viren angewendet werden. Ziel sei es, eine real einsetzbare Methode zu entwickeln, sagt Wigger: „Bis dahin werden allerdings noch mindestens zehn Jahre vergehen. Wenn es so weit ist, könnte in jeder Arztpraxis ein Gerät stehen, mit dem sich Terahertz-Messungen durchführen lassen. Patient:innen könnten sich vor Ort auf Viruserkrankungen testen lassen und würden innerhalb von Minuten ein präzises Ergebnis erhalten."
Foto: Sascha Hüttenhain; PM 05-02-2022-Testverfahren

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