Graphen steigert Empfindlichkeit von Biosensoren deutlich

Das Forschungsteam „Biomedizinische Nanosensoren“ der Hochschule Kaiserslautern hat eine innovative Methode entwickelt, um biologische Wechselwirkungen mit deutlich erhöhter Empfindlichkeit zu messen. Die Arbeitsgruppe unter der Leitung von Prof. Dr. Alexey Tarasov belegt, dass eine hauchdünne Graphenschicht die Leistungsfähigkeit plasmonischer Biosensoren massiv steigert. Da diese Sensoren dazu dienen, Interaktionen zwischen Biomolekülen, Viren oder Zellen in Echtzeit zu beobachten, liefern die Ergebnisse einen wichtigen Baustein für die moderne medizinische Diagnostik sowie die biomedizinische Forschung.

Signalverstärkung durch Graphen: Ein Durchbruch für die Biosensorik

Die Forschenden kombinierten eine einzelne Lage Graphen mit Surface-Plasmon-Resonanz-Sensoren (SPR), was einen überraschend großen Effekt erzielte: In verschiedenen biologischen Tests verstärkte das Material die Sensorsignale um bis zu 600 Prozent. Damit übertrifft dieser experimentell gemessene Wert bisherige Veröffentlichungen deutlich. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass Graphen die Empfindlichkeit von Biosensoren deutlich stärker verbessern kann als bislang angenommen“, sagt Tarasov. „Das eröffnet neue Möglichkeiten für die Analyse biologischer Prozesse und für zukünftige diagnostische Anwendungen.“

Graphen-Sensoren machen Zellunterschiede messbar

In ihren Experimenten untersuchte das Team unter anderem die Wechselwirkungen zwischen Antikörpern und Viren sowie zwischen Peptiden und Immunzellen. Mit den verbesserten Sensoren gelang es sogar, unterschiedliche Zelltypen voneinander zu unterscheiden – etwas, das mit herkömmlichen Sensoroberflächen nicht möglich war.

Neue Potenziale für Diagnostik und Therapie

Solche Technologien könnten künftig eine wichtige Rolle in der medizinischen Forschung spielen, etwa bei der Entwicklung von Therapien, der Analyse von Immunreaktionen oder bei schnellen diagnostischen Tests direkt am Behandlungsort. An der Studie waren neben der Hochschule Kaiserslautern auch das Unternehmen PROGEN Biotechnik GmbH als externer Partner beteiligt.

Quelle

Hochschule Kaiserslautern (03/2026)