Neue Plattform für hochsensitive Point-of-Care-Geräte

Die Pandemie des SARS-CoV-2-Virus zeigt deutlich den Bedarf an Point-of-Care-Systemen mit hoher analytischer Leistungsfähigkeit, die vor Ort am Patienten zu vertretbaren Preisen eingesetzt werden können.

Im Projekt wird eine neue elektronische Plattform entwickelt, um an der Universität Jena erforschte Graphen-Sensoren für neue Point-of-Care-Geräte zu erschließen. Diese kleinen und mobilen Geräte sollen künftig ähnlich einfach wie Covid-19-Schnelltests vor Ort einsetzbar sein und Viren, Virenproteine oder Antikörper hochsensitiv – vergleichbar mit PCR-Tests – nachweisen. Damit soll im Projekt der Grundstein für viele weitere präzisere, sensitivere und spezifischere Anwendungen im Bereich der Vor-Ort-Diagnostik über SARS-CoV-2 hinaus gelegt werden.

Graphen-Sensoren der Uni Jena

Dafür wird das Konzept eines Graphen-basierten Feldeffekttransistors (Graphen-FET) mit einer 1 Nanometer dünnen Kohlenstoffmembran (CNM) zur Immobilisierung der Fängermoleküle verfolgt. Die 2D-Materialien Graphen und CNM sind kristalline Stoffe aus nur einer Atom- bzw. Molekülschicht und besitzen besondere physikalische und chemische Eigenschaften. Daher haben die darauf aufbauenden Feldeffekttransistoren das Potential hoher analytischer Leistungsfähigkeit.

Biotechnologie des fzmb

Mit dem Graphen-FET-Sensor wird am fzmb sowohl für DNA-Untersuchungen mittels PCR als auch für Antigen-Antikörper-Tests an den biotechnologischen Lösungen für die neuartige Technologieplattform gearbeitet. Das fzmb wird dazu die Entwicklung von immunologischen und molekularbiologischen Nachweissystemen am Beispiel von SARS-CoV-2 sowie die Immobilisierung der Fängermoleküle mit verschiedenen Spotting-Technologien übernehmen.

Miniaturisierte Messtechnik des IMMS

Mit den Graphen-Sensoren lassen sich sensible Änderungen der Leitfähigkeit während der Ankopplung der gesuchten Analyten detektieren. Um diese kleinsten Änderungen elektrischer Ströme im Bereich einiger Nanoampere messen zu können, entwickelt das IMMS geeignete miniaturisierte Messtechnik. Damit kann die für die Anwendung notwendige Leistungsfähigkeit sehr großer Messgeräte, die solche Parameter normalerweise ermitteln können, in ein handliches Point-of-Care-Gerät integriert werden. Eine weitere Herausforderung besteht darin, mehrere Graphen-Sensoren gleichzeitig zu messen, um eine Multiparameteranalytik realisieren zu können.