{"id":28279,"date":"2022-04-25T14:29:13","date_gmt":"2022-04-25T12:29:13","guid":{"rendered":"https:\/\/www.vdsm.net\/wronline\/?p=28279"},"modified":"2022-04-25T14:29:31","modified_gmt":"2022-04-25T12:29:31","slug":"praezises-ergebnis-in-minuten","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.vdsm.net\/wronline\/praezises-ergebnis-in-minuten\/","title":{"rendered":"Pr\u00e4zises Ergebnis in Minuten"},"content":{"rendered":"

Nach zwei Jahren Corona-Pandemie kennen viele Menschen das Dilemma: Covid-Schnelltests f\u00fcr zu Hause sind nicht hundertprozentig zuverl\u00e4ssig. PCR-Tests hingegen sind zwar eindeutig \u2013 aber auch viel teurer, zeitintensiver und nur von geschulten Labor-Fachkr\u00e4ften auszuwerten. Wissenschaftlerinnen und Wissenschafler der Universit\u00e4t Siegen arbeiten zusammen mit Kolleginnen und Kollegen der Universit\u00e4t Erlangen-N\u00fcrnberg an einem neuen Test-Verfahren zur Erkennung von Virus-Erkrankungen wie zum Beispiel Covid 19. Dadurch k\u00f6nnte in einigen Jahren ein Test zur Verf\u00fcgung stehen, der schon nach wenigen Minuten ein sicheres Ergebnis liefert, der statt im Labor direkt in der Arztpraxis durchgef\u00fchrt werden kann \u2013 und der deutlich g\u00fcnstiger ist als ein PCR-Test. <\/span><\/p>\n

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Um auf den Chips eine passende Umgebung f\u00fcr Viruspartikel herzustellen, m\u00fcssen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein komplett neues, elektromagnetisches Design entwickeln. (Foto: Sascha H\u00fcttenhain)<\/p><\/div>\n

In dem Forschungsprojekt MATISSE geht es darum, Viruspartikel mit Hilfe von speziellen Biochips und Terahertz-Strahlen nachzuweisen. \u201eTerahertz-Strahlen k\u00f6nnen charakteristische Schwingungen in biologisch bedeutsamen Molek\u00fclen anregen. So entstehen starke Resonanzen, die von einem Terahertz-Empf\u00e4nger gemessen werden k\u00f6nnen\u201c, erkl\u00e4rt die Siegener Forscherin Dr. Anna Wigger die Idee dahinter. Das Team um Projektleiter Prof. Dr. Peter Haring Bol\u00edvar m\u00f6chte auf den in Siegen entwickelten Biochips sogenannte \u201eF\u00e4nger-Molek\u00fcle\u201c aufbringen, die exakt zu bestimmten, charakteristischen Strukturen von Viruspartikeln passen und diese auf der Chip-Oberfl\u00e4che festhalten k\u00f6nnen. F\u00fchrt man an dem Chip anschlie\u00dfend eine Terahertz-Messung durch, so ver\u00e4ndert sich die Resonanz-Frequenz des Sensors \u2013 der gesuchte Virus lie\u00dfe sich so zweifelsfrei nachweisen.<\/span><\/p>\n

\u201eSie k\u00f6nnen sich das wie bei einer Stimmgabel vorstellen, die einen spezifischen Klang hat. Befestigt man ein kleines Gewicht an der Stimmgabel und schl\u00e4gt sie erneut an, so ver\u00e4ndert sich dieser Klang. Ebenso \u00e4ndert sich bei unserem Mess-Prinzip die Resonanz-Frequenz, wenn die Terahertz-Strahlen auf einen Chip bzw. Sensor treffen, der \u201abeladen\u2018 ist \u2013 bei dem also ein Molek\u00fcl oder Viruspartikel angedockt hat\u201c, erl\u00e4utert Anna Wigger.<\/span><\/p>\n

Die Siegener Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler arbeiten bereits seit mehreren Jahren an der Methode. Die Analyse von DNA-Proben funktioniert mit dem Verfahren bereits erfolgreich \u2013 so lassen sich mit Hilfe von Biochips und Terahertz-Strahlen zum Beispiel Erbkrankheiten erkennen oder das individuelle Krebsrisiko identifizieren. <\/span><\/p>\n

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Die in Siegen entwickelten Biochips sind nur 2,2 Quadratzentimeter gro\u00df und bestehen aus einem Glastr\u00e4ger, der mit Gold und Chrom beschichtet ist. Darin einge\u00e4tzt sind winzige, ringf\u00f6rmige Strukturen, die wie Antennen funktionieren und die genau die Frequenzbereiche verst\u00e4rken, die f\u00fcr den Nachweis von gebundenen Biomolek\u00fclen wichtig sind. (Foto: Sascha H\u00fcttenhain)<\/p><\/div>\n

Bei der Ausweitung des Verfahrens auf die Virus-Erkennung stehen die Forscherinnen und Forscher vor einigen Herausforderungen, denn bei Viren handelt es sich um komplexere Systeme. Hinzu kommt, dass sie eine w\u00e4ssrige Umgebung ben\u00f6tigen und nicht in getrocknetem Zustand gemessen werden k\u00f6nnen, wie DNA. \u201eUm auf den Chips eine passende Umgebung f\u00fcr die Viruspartikel herzustellen, bringen wir winzige Kan\u00e4le auf dem Sensor auf, durch die wir Fl\u00fcssigkeit pumpen k\u00f6nnen\u201c, erkl\u00e4rt Elektrotechniker Yannik Loth, der im Rahmen des Projektes seine Doktorarbeit schreibt. \u201eDa Wasser elektrisch leitend ist, m\u00fcssen wir f\u00fcr die Chips ein neues, elektromagnetisches Design entwickeln, damit die Sensortechnik weiterhin funktioniert.\u201c<\/span><\/p>\n

Neben der technischen Chipentwicklung spielt bei dem Projekt auch die Biochemie eine wichtige Rolle: Dabei geht es darum, die Chips mit passenden F\u00e4nger-Molek\u00fclen auszustatten, um die gew\u00fcnschten biologischen Strukturen \u2013 zum Beispiel Viren \u2013 auf dem Sensor zu binden. Statt mit Viren arbeiten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dabei zun\u00e4chst mit sogenannten \u201eExosomen\u201c. \u201eDas sind zellul\u00e4re Strukturen, die Viren im Aufbau stark \u00e4hneln, die dabei aber f\u00fcr die Arbeit im Labor ungef\u00e4hrlich sind\u201c, erkl\u00e4rt die Doktorandin und Chemikerin Merle Richter. Exosomen seien dar\u00fcber hinaus noch aus einem anderen Grund interessant, berichtet Richter: \u201eSie fungieren als Marker f\u00fcr bestimmte Krebsarten. Wenn es uns im ersten Schritt des Projektes also gelingt, Exosomen auf der Chip-Oberfl\u00e4che zu binden, lie\u00dfe sich damit bereits eine Methode zur Krebserkennung entwickeln \u2013 ein Bereich, mit dem sich insbesondere unsere Kolleginnen und Kollegen in Erlangen-N\u00fcrnberg besch\u00e4ftigen.\u201c<\/span><\/p>\n

Im zweiten Schritt soll die Methode auch auf Viren erfolgreich angewendet werden. Ziel sei es, eine real einsetzbare Methode zu entwickeln, sagt Anna Wigger: \u201eBis dahin werden allerdings noch mindestens zehn Jahre vergehen. Wenn es soweit ist, k\u00f6nnte in jeder Arztpraxis ein Ger\u00e4t stehen, mit dem sich Terahertz-Messungen durchf\u00fchren lassen. PatientInnen k\u00f6nnten sich vor Ort auf Viruserkrankungen testen lassen und w\u00fcrden innerhalb von Minuten ein pr\u00e4zises Ergebnis erhalten.\u201c<\/span><\/p>\n

Die beteiligten Partner:<\/span><\/b><\/p>\n

Das Projekt MATISSE wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit \u00fcber 600.000 Euro gef\u00f6rdert. An der Universit\u00e4t Siegen ist neben der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Peter Haring Bol\u00edvar vom Lehrstuhl f\u00fcr H\u00f6chstfrequenztechnik und Quantenelektronik auch Prof. Dr. Bhaskar Choubey vom Lehrstuhl f\u00fcr Analoge Schaltungstechnik und bildgebende Sensorsysteme beteiligt, der in erster Linie die technische Chipentwicklung unterst\u00fctzt. Zu den Partnern geh\u00f6rt au\u00dferdem Prof. Dr. Anja Bosserhoff vom Lehrstuhl f\u00fcr Biochemie und Molekulare Medizin der Friedrich-Alexander-Universit\u00e4t Erlangen-N\u00fcrnberg. Das Projekt hat eine Laufzeit von drei Jahren.<\/span><\/p>\n

\u00a0Text: Universit\u00e4t Siegen<\/a><\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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