Mit der Ausbreitung der COVID-19-Pandemie in so großem Umfang ist die frühzeitige und genaue Erkennung von Infektionen sehr wichtig geworden. Kürzlich haben Forscher des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM zusammen mit Partnern aus Industrie und Gesundheitswesen eine Sensorplattform auf Graphenoxidbasis entwickelt, mit der akute Infektionen wie Sepsis oder Antikörper gegen Coronavirus in nur wenigen Minuten erkannt werden können.
Das Team arbeitet seit zwei Jahren am Projekt Graph-POC, um die Schwierigkeiten bei der Diagnose von Infektionen anzugehen. Die Forscher konzentrieren sich nun darauf, es hilfreich zu machen, frühe Infektionen, die durch das COVID-19-Virus verursacht werden, zu identifizieren, um die Ausbreitungsart der Infektion zu verfolgen.
Wenn eine Infektion auftritt, bildet der menschliche Körper als Reaktion Biomarker (Proteine oder Moleküle). Moleküle, die auf der Oberfläche des Sensors auf Graphenbasis platziert sind, könnten zum Nachweis dieser Biomarker beitragen. Das Auftreten einer Infektion kann durch unterschiedliche Messungen der Konzentration der Biomarker bestimmt werden. Das Graphenoxid ist nicht nur biokompatibel und elektrisch leitend, sondern auch sehr zuverlässig für den Nachweis von Infektionen.
Bisher wurde Graphenoxid in seiner ursprünglichen Form (2D-Monoschicht) nur in der Mikroelektronik verwendet. Das Fraunhofer IZM-Team verwendet es jetzt in einer 3D-Struktur in Form von Flocken, um die Messfläche zu verbessern und die Genauigkeit der Messungen sicherzustellen. Außerdem wird dies den Weg für weitere Anwendungen wie die Erfassung schädlicher Gase wie Aceton oder Kohlenmonoxid bei Umgebungstemperatur ebnen.
Der Prozess ist ganz einfach! Alles, was Sie brauchen, ist ein Tropfen Blut / Speichel, um eine genaue Analyse durchzuführen. Einige Minuten nach dem Aufbringen des Tropfens auf die Oberfläche des Sensors wird das Testergebnis als elektrisches Signal an die Hausarztpraxis weitergeleitet. Das Ersetzen der langwierigen Blutuntersuchung im Labor dauert etwa 15 Minuten, wodurch das Rätselraten und der Fehler bei der Diagnose beseitigt werden und der Arzt die geeignete Behandlung oder geeignete Antibiotika verschreiben kann. Zusätzlich könnte der Test konfiguriert werden, um Antikörper zu identifizieren, die existieren, selbst nachdem sich ein Patient von einer Infektion erholt hat.
Darüber hinaus arbeitet das Team an einer weiteren Herausforderung, den Produktionsprozess zu skalieren, um eine Massenfertigung zu ermöglichen. Sie versuchen, die Graphenoxidbeschichtung auf Waferebene zu verwenden, um sicherzustellen, dass die Verarbeitung von Hunderten von Chips gleichzeitig erfolgen kann. Das ursprüngliche Projekt zur Identifizierung von Infektionen soll bis zum Frühjahr 2021 funktionieren. Die Forscher sagen jedoch voraus, dass der Sensor für ein weiteres Jahr nicht auf das Coronavirus überprüft werden kann.