Uni Washington: Biosensor soll in wenigen Minuten Vogelgrippe in der Luft erkennen können

Für ihren „Vogelgrippesensor“ arbeiteten Forscher von der Universität Washington mit elektrochemischen Biosensoren, um die Geschwindigkeit und Empfindlichkeit des Virus- und Bakteriennachweises zu verbessern. „Dieser Biosensor ist der erste seiner Art“, wird Rajan Chakrabarty, Professor für Energie, Umwelt- und Chemieingenieurwesen, auf der Webside der Uni Washington zitiert. Die Technologie könne zum Nachweis von luftgetragenen Viren und Bakterienpartikeln verwendet werden. Wissenschaftler nutzen bisher langsamere Nachweismethoden mit Polymerase-Kettenreaktions-DNA-Tools. Herkömmliche Testmethoden dauerten laut Chakrabarty mehr als zehn Stunden, für ihn „zu lange, um einen Ausbruch zu stoppen“.

Laut dem Beitrag im digitalen Newsroom der Uni Washington habe das Vogelgrippevirus im vergangenen Jahr eine gefährliche Wendung genommen, da es auch über luftgetragene Partikel an Säugetiere, einschließlich Menschen, übertragen werden könne. So habe das Department of Agriculture Animal and Plant Health Inspection Service (APHIS) des US-Landwirtschaftsministeriums im Februar mindestens 35 neue von H5N1 befallene Milchviehställe in vier Staaten detektiert, hauptsächlich in Kalifornien. Die Stämme seien diesmal sehr unterschiedlich, so Chakrabarty. Selbst Katzen seien bereits an Vogelgrippe gestorben und es gab einen menschlichen Todesfall.

Lieferung von Erregerkonzentrationen

Bei dem neuen Biosensor transportiert eine integrierte Pumpe die Luft und die eventuell darin befindlichen H5N1-Viren zum eigentlichen Sensor. Das Gerät war ursprünglich für die Entnahme von Luft entwickelt worden, in der der COVID-19-Erreger nachgewiesen werden sollten. Die Luft wird im Gerät herumgewirbelt und und mit einer Flüssigkeit vermischt. Sogenannte Aptamere, die aus einzelnen DNA-Strängen bestehen, binden sich im Sensor an Virusproteine und markieren sie. Diese setzen sich dann auf einer Elektrode ab, wodurch sich deren elektrische Eigenschaften ändern – ein Zeichen dafür, dass die Luft das Virus enthält.

Der neue Biosensor arbeite innerhalb von fünf Minuten, bewahre die Probe der Mikroben zur weiteren Analyse und könne Erregerkonzentrationen von einer Farm liefern. Dies ermögliche sofortiges Handeln.

Anpassbar für SARS-CoV-2 und andere Erreger

Laut Chakrabarty sei der Biosensor tragbar und für die Serienproduktion fertig. Nach einem Virustest könnte die Probe zur weiteren Analyse durch herkömmliche Techniken wie PCR gespeichert werden. Die integrierte Erreger-Probenahme-Sensor-Einheit arbeite automatisch. Der Biosensor könne laut der Uni Washington Konzentrationsbereiche von H5N1 in der Luft liefern und vor Krankheitsspitzen in Echtzeit aufmerksam machen. Das Wissen über die Werte könne als allgemeiner Indikator dafür gelten, ob das Erregergleichgewicht in gefährliche Werte kippe.

„Dieser Biosensor ist spezifisch für H5N1, aber er kann angepasst werden, um andere Stämme des Grippevirus (z. B. H1N1) und SARS-CoV-2 sowie Bakterien (E. coli und Pseudomonas) in der Aerosolphase zu erkennen", sagte Chakrabarty. „Wir haben diese Fähigkeiten unseres Biosensors unter Beweis gestellt.“ Das Team arbeite derzeit an der Vermarktung des Biosensors.

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