Laut der WHO ist Tuberkulose nach COVID-19 weltweit die zweittödlichste Infektionskrankheit. Um den mehr und mehr gegen Antibiotika auftretenden Multiresistenzen von Tuberkulose-Bakterien zu begegnen, müssen Verdachtsfälle täglich getestet und bei positivem Laborbefund schnell behandelt und isoliert werden. In der Regel fehlt es jedoch an der dafür notwendigen Laborinfrastruktur und Logistik, denn 95 Prozent der Tuberkulose-Erkrankungen treten in Entwicklungs- und Schwellenländern auf.

Das Gesamtziel von FluoResYst ist die Entwicklung eines schnellen Point-of-Care-Nachweissystems für Multiresistenzen, dass außerhalb von Laboren durch eine beschleunigte Diagnostik vor Ort zur Eindämmung von Seuchen beiträgt. Durch die Kombination der photonischen Integration zeitaufgelöster Fluoreszenzmessung für kurzlebige Fluorochrome und des biochemischen Fluoreszenz-Quenching-Antikörper-Assays sollen bisher aufwändig zugängige komplexe Analysen stark vereinfacht und somit in der Breite zugänglich gemacht werden.

Im technologischen Teil wird dazu eine photonische Plattform entwickelt, die durch einen hohen Integrationsgrad die Tuberkulosediagnostik auch außerhalb einer Laborumgebung ermöglichen soll. Das Prinzip der Detektionsplattform beruht auf zeitaufgelöster Fluoreszenzmessung, mit der auf komplexe Optik und Wellenlängenfilter weitgehend verzichtet werden kann. Dies wird durch den Einsatz eines sehr schnellen Anregungslasers und eines schnellen CMOS-integrierten Detektors möglich.

Das IMMS entwickelt im Projekt diesen Detektorchip für das Auslesen von DNA-Mikroarrays. Der Chip beinhaltet neben mehreren Arrays von Single-Photon-Avalanche-Dioden (SPADs) auch die für deren Auswertung benötigten Histogramm-Generatoren. Durch den Einsatz von Through-Silicon-Vias (TSVs, Silizium-Durchkontaktierungen) lässt sich der Chip mit seiner planaren Oberfläche sehr gut in mikrofluidische Systeme integrieren. Neben den SPADs werden im Chip auch klassische Photodioden verteilt und ausgewertet, was die Anforderungen an die Homogenität der optischen Anregung entspannt und die Gerätekomplexität weiter senkt.