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Nano-Sensor Nanoobjekte vor Ort aufspüren

| Autor / Redakteur: Das Gespräch führte LP-Chefredakteur Marc Platthaus / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Wie man mit einer speziellen Technik Nanoobjekte wie Feinstaub oder Viren direkt vor Ort bestimmen kann, erläutern Dr. Alexander Zybin und Dominic Siedhoff im Interview.

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Dr. Alexander Zybin: Die Plasmonen-unterstützte Mikroskopie von Nanoobjekten ist eine neuartige Methode die beliebige Nanoobjekte, unter anderem Viren, nachweisen kann.
Dr. Alexander Zybin: Die Plasmonen-unterstützte Mikroskopie von Nanoobjekten ist eine neuartige Methode die beliebige Nanoobjekte, unter anderem Viren, nachweisen kann.
(Bild: ISAS/Uni Dortmund)

LABORPRAXIS: Meine Herren, Sie haben eine neuartige mobile Sensor-Technologie entwickelt, die biologische Viren vor Ort erkennen kann. Wie funktioniert das genau?

Dr. Alexander Zybin: Die Plasmonen-unterstützte Mikroskopie von Nanoobjekten ist eine neuartige Methode die beliebige Nanoobjekte, unter anderem Viren, nachweisen kann. Sie wurde am Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften (ISAS) im Rahmen eines Teilprojekts des Sonderforschungsbereichs 876 entwickelt, der die Informationsgewinnung durch Ressourcen-beschränkte Datenanalyse erforscht. Die physikalische Grundlage des Virenscanners ist der so genannte Oberflächen-Plasmonen-Resonanz-Effekt (SPR-Effekt): Er ermöglicht es, Viren mittels optischer Mikroskopie nachzuweisen. Im Gegensatz zur klassischen SPR-Technik und vergleichbaren Verfahren kann die Anhaftung selbst einzelner Viren an Bindungspartner nachgewiesen werden und zwar unmittelbar während sie geschieht. Im Vergleich zur Elektronen-Mikroskopie können Viren in flüssigen/natürlichen Medien nachgewiesen werden.

LABORPRAXIS: Wie erfolgt der Nachweis?

Zybin: Die Sensoroberfläche wird mit einem Laser bestrahlt und das vom Sensor reflektierte Licht wird als Video mit einer Digitalkamera aufgezeichnet. Ein Virus, das auf dem Sensor anhaftet, verursacht konzentrische sekundäre Plasmonenwellen in einem mikrometergroßen Bereich um die Anhaftungsstelle. Diese können als plötzlicher Lichtfleck im aufgezeichneten Video nachgewiesen werden. Die Bindungsereignisse können direkt gezählt werden. Die Häufigkeit der Bindungen wird durch die Virenkonzentration in der Probe bestimmt, sodass die Konzentration durch eine Bindungsratenmessung charakterisiert werden kann. Die Spezifität der Methode wird dadurch gewährleistet, dass die Sensoroberfläche mit Rezeptoren, z.B. mit Antikörpern, funktionalisiert wird, die selektiv die Viren von Interesse binden.

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