Forscher des Fraunhofer-Instituts haben einen neuartigen Corona-Test entwickelt, der eine andere Methode zur Vervielfältigung des genetischen Materials verwendet. Darüber hinaus arbeiten die Forscher an einem skalierbaren, offenen und digitalen PCR-Testsystem, bei dem das Ergebnis innerhalb von 15 Minuten vorliegt und die Daten automatisch direkt an die Gesundheitsbehörden übermittelt werden, so das Institut in einer Pressemeldung.
Mit dem Pathogen Analyzer sind die Vorteile von Antigen-Schnelltests und PCR-Tests kombiniert worden. Das Ergebnis des Tests liegt bereits nach zwanzig bis vierzig Minuten vor. Mit dem alten PCR-Test kann das Ergebnis bis zu zwei Tage dauern, während es dem Antigen-Schnelltest an Zuverlässigkeit mangelt.
Schnelle und verlässliche Ergebnisse
“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 Wissenschaftler Daniel Reibert.
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.
“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.
Test auch für zuhause
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. 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.
PCR aus dem Labor auf ein Schnelltestsystem bringen
Fraunhofer-Forschende entwickeln derzeit ein skalierbares, offenes und digitalisiertes PCR-Testsystem, das das Ergebnis bereits nach 15 Minuten liefern soll. PCR-Verfahren gelten als diagnostischer Goldstandard für den Nachweis einer Coronainfektion. Anders als Antigen-Schnelltests schlagen sie selbst bei einer geringen Virenmenge an und weisen den Erreger mit einer hohen Treffsicherheit nach. Der Nachteil: Standard-PCR-Tests eignen sich aktuell nicht für eine massenhafte, anlassbezogene Testung vor Ort, die bei einfachster Handhabung ein schnelles Ergebnis zu akzeptablen Kosten erfordert.
Es soll die Vorteile der sensitiveren PCR-Tests und der günstigeren, aber weniger zuverlässigen, vor-Ort anwendbaren Antigentests, die in Drogerien und Supermärkten verkauft werden, vereinen und dabei günstiger als momentan auf dem Markt befindliche PCR-Schnelltestsysteme sein. Das 15 mal 15 mal 20 Zentimeter große Gerät ist einfach konzipiert: Neben der mikrofluidischen Kartusche und Pumpe umfasst es Heizstrukturen sowie eine Fluoreszenzkamera als Detektor; teure Komponenten sind nicht erforderlich.
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