Antikörper-Sensor mit Graphen-Nanostrukturen

Das Fraunhofer IZM in Berlin entwickelt einen Sensor, mit dem sich Infektionen in wenigen Minuten nachweisen lassen. Zur Diagnose soll ein Tropfen Blut genügen.

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Von
  • Carsten Meyer

Besonders die aktuelle Lage der SARS-CoV-2-Pandemie zeigt, wie wichtig es ist, Infektionen schnell und genau zu erkennen. Wie das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) aktuell berichtet, soll der graphenoxidbasierte Sensor, an dem seit 2018 entwickelt wird, auch in der Lage sein, eine COVID-19-Infektion nachzuweisen.

Nur ein Tropfen Blut oder Speichel ist notwendig, um eine exakte Analyse durchzuführen. Der Tropfen wird auf die Sensoroberfläche gegeben, und binnen weniger Minuten erscheint ein über elektrische Signale ermitteltes Ergebnis – das soll später sogar beim Hausarzt vor Ort möglich sein.

Während einer Infektion bildet der menschliche Körper bestimmte Moleküle oder Proteine aus, sogenannte Biomarker. Um diese zu erkennen, werden auf der Sensoroberfläche Fängermoleküle platziert. Ob eine Infektion vorhanden ist, wird dann anhand von Differenzmessungen zur Konzentration der Biomarker festgestellt. Die Besonderheit des Sensors ist das verwendete Material: Graphenoxid zeichnet sich besonders dadurch aus, dass es ein elektrisch leitfähiges und biokompatibles Material ist und eine besonders zuverlässige Detektion zulässt.

In der Mikroelektronik wurde Graphenoxid bisher nur in seiner ursprünglichen 2D-Form verwendet. Die Forschenden des Fraunhofer IZM bringen es jedoch in einer 3D-Struktur in Form von Flocken auf; dadurch vergrößert sich die Messfläche und auch die Genauigkeit der Messungen. Die Beschichtung mit Graphenoxid soll später auf Wafer-Ebene möglich sein, sodass hunderte Chips auf einmal bearbeitet werden können. Mit einem Produkt, das verifizierbar COVID-19-Infektionen nachweist, rechnen die Forscher allerdings erst im Herbst nächsten Jahres. (cm)