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LABORPRAXIS: Wie sieht die Analyse-Software aus, die notwendig ist, um vor Ort schnelle und zuverlässige Virus-Diagnosen durchzuführen?

Dominic Siedhoff: Die Software wurde im Sonderforschungsbereich 876 an der TU Dortmund entwickelt, um hochqualitative Datenanalyse unter den Ressourcenbeschränkungen von mobilen Endgeräten, wie etwa Laptops, zu gewährleiten. Zu diesem Zweck nutzt sie die Grafikkarte eines PCs oder Laptops, um das hohe Datenaufkommen des Sensors zu bewältigen. Der Sensor liefert über eine Kamera einen Bilddatenstrom mit 30 bis 40 Bildern pro Sekunde. Jedes dieser Bilder wird in etwa 20 Millisekunden komplett analysiert. Dadurch werden die Viren schon während sie an den Sensor anhaften von der Software automatisch erkannt. Das Bildmaterial wird außerdem visuell aufbereitet, sodass das medizinische Fachpersonal die Anhaftungen in Echtzeit oder in Zeitlupe am Bildschirm verfolgen kann. Diese direkte Rückkopplung eröffnet vollkommen neue Möglichkeiten. Für die Analyse lassen sich gängige Arbeitsplatzrechner verwenden, sodass die Anschaffungskosten gering bleiben. Mit aktuellen Grafikkarten verfügen auch Laptops über ausreichend Rechenleistung für eine Auswertung in Echtzeit, was zusammen mit dem mobilen Sensor einen mobilen Einsatz ermöglicht.

LABORPRAXIS: Wo sehen Sie die Einsatzgebiete des Virenscanners, gibt es evtl. auch andere Nanoteilchen, die untersucht werden können?

Zybin: Neben dem schnellen Nachweis von Viren in physiologischen Proben in der medizinischen Diagnostik lässt sich das Verfahren auch in der Virenforschung und in der Pharmakologie verwenden: Die Wirkung unterschiedlicher Medikamente auf die Bindungsstärke von Viren kann erfasst werden. Ferner ist es möglich, die Funktionsfähigkeit von neu entwickelten Antikörpern zu testen, indem überprüft wird, ob diese dazu in der Lage sind, ein bestimmtes Virus an die Sensoroberfläche zu binden.

Siedhoff: Das Verfahren ist jedoch nicht auf Viren beschränkt, sondern kann alle Nanoteilchen nachweisen, die an die Oberfläche gebunden werden können. So können etwa Nanoteilchen im Trinkwasser oder Verunreinigungen in Lebensmitteln nachgewiesen werden. Ferner kann der Sensor z.B. Nanoteilchen im Feinstaub von Auto- und anderen Abgasen analysieren. Dank geringer Kosten und hoher Mobilität ist auch ein großflächiger Einsatz zu Monitoring-Zwecken beispielsweise in der Prozessanalytik denkbar.

Vielen Dank für das Gespräch meine Herren.

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Zur Person: Die Interviewpartner

Dr. Alexander Zybin: Physik-Studium am Moskauer Institut für Physik und Technologie mit Promotion 1982; seit 1997 Senior Scientist am Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften; Forschungsschwerpunkte: Laser-Physik, Biosensoren, Oberflächen-Plasmon-Resonanz.

Dominic Siedhoff: Informatik-Studium mit Diplom-Abschluss 2011 an der Technischen Universität Dortmund, seitdem als Doktorand am Lehrstuhl für Graphische Systeme der Fakultät für Informatik der TU Dortmund; Forschungsschwerpunkte: Bildverarbeitung, maschinelles Lernen und Computer Vision.

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Stand vom 15.04.2021

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