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Biosensor für Methamphetamin Crystal Meth mit Schnelltest nachweisen

Quelle: Pressemitteilung Universität der Bundeswehr München Lesedauer: 3 min

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Wie ein Corona-Schnelltest, bloß für Drogen – das ist das Ziel von Forschern am Institut für Physik der Universität der Bundeswehr München. Sie haben einen Schnelltest für Methamphetamin sowie Cortisol entwickelt. Der neue Biosensor soll leicht anzuwenden sein und äußerst konzentrationsgenaue Ergebnisse liefern.

Laura von Lüders bei der Funktionalisierung des Biosensors
Laura von Lüders bei der Funktionalisierung des Biosensors
(Bild: Christian Siebold, UniBwM)

Zahnschäden, Hirnblutungen und Schlaganfälle sind nur einige Folgen des Konsums – Methamphetamin gilt als eine der gefährlichsten Drogen weltweit. Menschen, die das so genannte Crystal Meth konsumieren, stellen auch eine erhebliche Gefahr für ihre Mitmenschen dar, etwa im Straßenverkehr. Für Einsatzkräfte wie Polizei und Zoll ist daher bei Kontrollen ein schneller und präziser Nachweis wichtig – genau das soll künftig ein Biosensor leisten, der am Institut für Physik der Universität der Bundeswehr München unter Leitung von Prof. Georg Düsberg entwickelt wurde.

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Neben Metamphetamin kann der Sensor auch auf die Erkennung von Cortisol modifiziert werden, ein lebenswichtiges körpereigenes Hormon, das an vielen Stoffwechselvorgängen beteiligt ist und bei Stress vermehrt freigesetzt wird. Zu hohe Cortisol-Werte können das Risiko für Erkrankungen wie Bluthochdruck, Diabetes Typ 2 oder Osteoporose steigern, bei Cortisol-Mangel kann es dagegen zu Erschöpfung, niedrigem Blutdruck, Übelkeit u. v. m. kommen. Umso wichtiger ist auch hier eine schnelle und konzentrationsgenaue Messung. „Der Sensor soll sehr einfach in der Anwendung sein, damit ihn theoretisch jeder ohne viel Equipment auch außerhalb eines Krankenhauses benutzen kann, ähnlich wie bei Corona-Schnelltests“, erklärt Laura von Lüders, die für ihre Promotion an dem Biosensor geforscht hat.

Elektrische statt optischer Messung

Anders als bei herkömmlichen Drogentests oder bei Tests zum Nachweis von Infektionen, wie dem Corona-Schnelltest, findet bei dem entwickelten Biosensor eine elektrische statt optischer Auslesung statt. Dabei wird der Widerstand der Probe gemessen und man erhält genauere Ergebnisse, die Aussagen über die Konzentration der Substanz geben können. „Das Tolle an dem Verfahren ist, dass wir nicht nur sagen können: Die Substanz liegt vor oder nicht, sondern auch in welchem Umfang“, betont von Lüders.

Der entwickelte Biosensor basiert auf dem Kohlenstoff-Material Graphen, das durch seine Kombination von Eigenschaften ein optimales Material für die Sensorik ist. Auf den Graphen-basierten Chip kommen Moleküle, die das Graphen mit Antikörpern verbinden (Linker-Molekül). Dann wird eine Widerstandsmessung gemacht und anschließend die entnommene Probe hinzugefügt. Ist die Substanz in der Probe vorhanden, ändert sich der elektrische Widerstand und es kann gemessen werden, wie stark sich das Signal verändert hat.

Weiterentwicklung des Sensors geplant

Eine Weiterentwicklung des Biosensors ist im Rahmen des dtec.bw geförderten Projekts Vital-Sense am Forschungszentrum Sens (Integrated Sensor Systems) geplant. VITAL-Sense beschäftigt sich mit Sensoren, die Vitalfunktionen erfassen. Das Prinzip des Sensors ist vielseitig anwendbar und kann auf verschiedene weitere Moleküle getrimmt werden, so sollen noch weitere Biomarker detektiert werden. „Ein weiterer Schritt ist die Entwicklung eines Demonstrators, momentan nutzen wir noch einzelne Chips zur Messung in wässriger Lösung im Labor“, sagt von Lüders.

Originalpublikation: Laura von Lüders, Rita Tilmann, Kangho Lee, Cian Bartlam, Tarja Nevanen, Kristiina Iljin, Kathrin C. Knirsch, Andreas Hirsch, Georg S. Duesberg: Functionalisation of Graphene Sensor Surfaces for the Specific Detection of Biomarkers, Angewandte Chemie, First published: 19 March 2023; DOI: 10.1002/anie.202219024

(ID:49322264)

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