Kostengünstige Alternative zum PCR-Test |
Schnelligkeit oder Genauigkeit? Was Corona-Tests angeht, musste man sich bisher zwischen diesen beiden Varianten entscheiden. Damit könnte künftig Schluss sein: Der Pathogen Analyzer verbindet die Vorteile von PCR-Test und Antigen-Schnelltest – er liefert bereits nach 20 bis 40 Minuten ein verlässliches Ergebnis. Darüber hinaus kann er gleichzeitig bis zu elf andere Krankheitserreger nachweisen.
Der Hals kratzt, Schlappheitsgefühl macht sich breit. Hat man sich mit
Corona infiziert? Über Antigen-Schnelltests kann man dies zuhause oder
im Bürgertestzentrum schnell überprüfen – die Genauigkeit dieser Tests
lässt jedoch zu wünschen übrig. Tests auf Proteinbasis, bei denen virale
Antigene auf dem Chip erkannt werden, sind schlichtweg nicht so genau
wie Tests auf Nukleinsäurebasis. Sprich: Viele Infektionen bleiben
unerkannt, auch kann es zu fehlerhaften Positiv-Ergebnissen kommen. Für
einen sicheren Nachweis ist ein PCR-Test unerlässlich, allerdings ist
dieser sowohl deutlich teurer als auch langwieriger: Es kann bis zu zwei
Tage dauern, ehe das Ergebnis vorliegt.
Schnelle und verlässliche ErgebnisseEin
Verbund aus Forscherinnen und Forschern des Fraunhofer-Instituts für
Produktionstechnologie IPT, des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen-
und Bioverfahrenstechnik IGB sowie des Fraunhofer Center for
Manufacturing Innovation in Boston (USA) möchte das nun ändern. »Mit
unserem Pathogen Analyzer verbinden wir die Vorteile von Antigen- und
PCR-Test: Da wir wie beim PCR-Test das Erbgut der Viren direkt
nachweisen, ist der Test äußerst genau. Um das Erbgut zu
vervielfältigen, nutzen wir allerdings ein anderes Verfahren, daher
liegt das Ergebnis bereits nach von 20 bis 40 Minuten vor«, sagt Daniel
Reibert, Wissenschaftler am Fraunhofer IPT. Dazu haben die Forschenden
auf dem Testchip, der ähnlich groß ist wie ein Antigen-Schnelltest,
zahlreiche kleine Hydrogel-Tropfen aufgedruckt, Experten sprechen von
Signalpunkten. Auf diesen Chips wird die Probe – die wie bei bisherigen
Tests über einen Nasen-Rachen-Abstrich gewonnen und in eine Pufferlösung
übertragen wird – aufgebracht. Anschließend wird der Testchip in einem
kompakten und mobilen Analyseinstrument auf 62 Grad Celsius aufgeheizt.
Die Pufferlösung und die hohe Temperatur legen das Erbgut des Virus frei
und vervielfältigen die Nukleinsäuren, um sie innerhalb der
Signalpunkte quantitativ nachweisen zu können. Diese Reaktion findet bei
einer konstanten Temperatur statt – das in der PCR biochemisch nötige
Aufheizen und Abkühlen der Probenflüssigkeit entfällt. Um den Test
personalisiert auszuwerten, können Patientinnen und Patienten eine
Smartphone App mit dem Analyzer verbinden. Über ein Lichtsignal im
Analyzer wird die Menge an Krankheitserreger-Erbgut detektiert und als
Endergebnis direkt an die Betroffenen übermittelt.
Zwölf Virenarten mit einem Streich nachweisenEine
weitere Neuheit: »Jeder Signalpunkt enthält Fängermoleküle, die unter
Bestrahlung mit Licht Fluoreszenzstrahlung anderer Wellenlänge abgeben,
wenn sie das passende Pathogen gefangen haben. Daher ist jeder
Signalpunkt wie ein eigener kleiner Test«, erläutert Reibert. Ein
solcher Multiplexing-Ansatz erhöht zum einen die Verlässlichkeit, zum
anderen ermöglicht er es, bis zu zwölf verschiedene Virenarten
gleichzeitig mit einer Probennahme und einem Chip nachzuweisen. »Da wir
das System als Baukastensystem entwickelt haben, lässt es sich schnell
an neue Pathogene anpassen«, erläutert Reibert.
Eine der
Herausforderungen lag darin, die späteren Herstellungsprozesse des Tests
mitzuentwickeln und sie preisgünstig zu gestalten – schließlich soll
der Test in Serie hergestellt nicht mehr als einen Euro kosten. Für den
Chip selbst setzen die Forschenden daher auf das Rolle zu
Rolle-Verfahren. Der Druck der einzelnen Probenpunkte kann entweder über
3D-Druck oder das etablierte Siebdruckverfahren erfolgen.
Test auch für zuhauseAuf
der Messe MEDICA vom 14. bis 17. November 2022 in Düsseldorf stellen
die Forschenden sowohl einen Demonstrator des Chips für drei Pathogene
als auch einen Analyzer-Demonstrator vor (Halle 3, Stand E74/F74).
Langfristig soll der Test auch ohne Analyzer auskommen und komplett über
das Smartphone funktionieren: Lichtquelle und Kamera sind im Handy
bereits vorhanden, das Heizelement kann im Testchip selbst integriert
werden. Dann, so die Hoffnung der Forscherinnen und Forscher, könnte der
Test nicht nur in zentralen Orten wie Stadien oder Arztpraxen, sondern
auch zuhause schnelle, kostengünstige und verlässliche Ergebnisse
liefern – und das direkt für eine Vielzahl an Krankheitserregern.
Den Artikel finden Sie unter:
https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2022/november-2022/kostenguenstige-alternative-zum-pcr-test.html
Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft (11/2022) |