Die berühmten Streifen auf dem Corona-Selbsttest: zweimal rot und die Gewissheit war da. Während der Pandemie hat sich das Prinzip des Heimtests bewährt, inzwischen sind Vierfachtests verfügbar, die neben Covid-19 auch Influenza A und B sowie das RSV-Virus nachweisen können. Eine Diagnose vor Ort – ohne Laborausrüstung, ohne Wartezeit. Ein enormes Potenzial für das Aufspüren von Infektionskrankheiten.
Ebola, Syphilis und HIV fallen in diese Gruppe, hoch ansteckend und sexuell übertragbar. Eine schnelle, umkomplizierte Erkennung dieser Krankheiten ist vor allem in Regionen ohne flächendeckende Laborinfrastruktur nach wie vor eine Herausforderung.
Blutuntersuchungen direkt vor Ort
Mit Schnelltests, ähnlich leicht anzuwenden wie bei der Covid-Diagnostik, wäre sie zu meistern, ist Anja Haase überzeugt: Die Chemikerin arbeitet in der Material-Entwicklungsgruppe am Weizer Standort von Joanneum Research. Dort leitet sie ein sechsköpfiges Team, das am internationalen Forschungsprojekt „FORTIFIEDx“ beteiligt ist. Ziel des Vorhabens: eine neuartige Diagnostikplattform, die einfach durchzuführende Blutuntersuchungen direkt vor Ort ermöglichen soll.
Das Blut soll über ein Plastik-Pflaster mit winzigen Nadeln gewonnen werden, das schmerzfrei am Oberarm angedrückt wird und rund 20 Mikroliter absaugt. Dieses Kapillarblut wird auf einen mikrofluidischen Teststreifen aufgebracht: Ein Plastik-Pflaster mit einer Beschichtung aus speziellem Lack, in dem kaum sichtbare Kanäle eingeprägt sind, durch die das Blut fließen kann. Diese Kanäle sind so dünn wie ein menschliches Haar und leiten das Blut dorthin, wo es in präziser Dosierung von fünf Mikroliter auf sogenannte Detektionszentren trifft.
Pflaster mit Antikörpern präpariert
Dort findet die eigentliche Blutuntersuchung statt, auf kleinstem Raum: Die Abschnitte wurden mit Antikörpern des zu untersuchenden Virus präpariert – treffen Viren im Blut auf diese Antikörper, entsteht ein elektrisches Signal, das von einem Auslesegerät interpretiert werden kann. „Damit können wir nicht nur das Vorhandensein des Virus feststellen, sondern auch die Mengen davon. Daraus lässt sich ableiten, ob man noch ansteckend ist oder ob die Krankheit schon am Abklingen ist“, sagt Haase.
Ihr Team ist gemeinsam mit der Montanuni Leoben und dem Polymer Competence Center Leoben für die Entwicklung des Teststreifens zuständig. Das Blut muss darin exakt dosiert und in die richtigen Bahnen gelenkt werden – ganz ohne Pumpen und Stromversorgung. Möglich wird das über integrierte Ventile, kleine Verengungen in den Kanälen: „Diese ermöglichen es, genau die Menge Blut in die Detektionszentren zu leiten, die dort gebraucht werden“, sagt die Chemikerin Laura Angermann-Krammer, die im Team für die Ausarbeitung des Ventilsystems zuständig war.
Plastikfolie wird mit Lack bearbeitet und mit UV-Licht ausgehärtet
Die Herstellung der Teststreifen fällt in die Kernkompetenz des Material-Teams bei Joanneum Research. Grob vergleichbar mit dem Zeitungsdruck wird auch hier mittels Rollen auf dünne Plastikfolien eine Mikrostruktur aus Lack aufgebracht, die durch Bestrahlung mit UV-Licht aushärtet. Das Rollenverfahren ermöglicht hohe Stückzahlen und geringe Produktionskosten – wichtig für den niederschwelligen Einsatz in Krisengebieten, wo schnelle und unkomplizierte Diagnostik den Ausbruch von Pandemien eindämmen könnte.
Zunächst soll das vor Ort getestet werden. Ein Projektpartner, ein belgisches Tropeninstitut, wird die Funktionalität und Akzeptanz in Ländern wie Guinea erforschen. Sollte sich das System bewähren und auch eine Zulassung für den medizinischen Einsatz erhalten, kann sich Haase vorstellen, das Wirkprinzip weiterzuentwickeln: „Wir wollen in einem Folgeprojekt untersuchen, ob auch andere Krankheiten für das Mini-Labor in Frage kommen. Es müssen nicht unbedingt Bluttests sein, auch andere Körperflüssigkeiten könnten interessant sein.“
