Gefährliche Substanzen mit neuartigen Sensoren aufspüren
Eine Analyse biologischer Proben zur schnellen Erkennung von Krankheitsmarkern kann Leben retten und die Kosten im Gesundheitswesen senken sowie die pharmazeutische Industrie dabei unterstützen, neue Medikamente noch schneller auf den Markt zu bringen. Hier gilt: Je größer die Empfindlichkeit und Spezifität unter Einsatz immer kleinerer Proben, desto höher die Effizienz und kostengünstiger. Europäische Forscher wollten nun neuartige Biosensoren entwickeln, die geringfügige Konzentrationen von Biomarkern in winzigen Flüssigkeitsproben nachweisen können. Die angezielten Probenvolumina lagen im Bereich der Nanoliter (nl) bzw. Milliardstel Liter und Pikoliter (pl) bzw. Billionstel Liter. Die EU-Finanzierung des Ganano-Projekts ("New Generation of GaN-based sensor arrays for nano- and pico-fluidic systems for fast and reliable biomedical testing") ermöglichte die Herstellung des allerersten Biosensors auf Basis von Galliumnitrid (GaN). Der Sensor war im Wesentlichen ein modifizierter Transistor, dessen Oberflächenspannung sich in Reaktion auf Proben wechselnder elektrischer Zusammensetzung (z. B. Dipole, polare Flüssigkeiten, Ionenfluss, zelluläre Aktivität) verändert, was eine Änderung im gemessenen Strom herbeiführt. Modifikationen am grundlegenden Design, indem große Moleküle an die Oberfläche angefügt werden, ermöglichten den Nachweis spezieller Ionen. Überdies wurde eine Technik zum schnellen Pipettieren von Volumen im Nanoliterbereich entwickelt; die Anwendungen innerhalb einer Vielzahl von Wasserqualität-Testszenarien werden von Mitgliedern des Konsortiums weiterverfolgt. Kleinere, preiswertere, transportable Versionen des Ganano-Systems wurden mit Erfolg bei der Bewertung der Wasserqualität in Flugzeugen eingesetzt. Dieses Verfahren ist in konventioneller Weise zeitaufwendig und sehr kompliziert. Vielversprechende erste Resultate konnten bei der äußerst empfindlichen Detektion von Stickoxiden (NOx) erzielt werden. Und diese Familie von Gasen steht in enger Verbindung mit Explosivstoffen und vielen Schadstoffen. Die Ganano-Technologie wird für drastische Kostensenkungen im Zusammenhang mit dem Nachweis und Messen von Gefahrstoffen und Krankheitsmarkern sorgen und somit zur Gewährleistung der Gesundheit der Menschen und zur Verbesserung der Sicherheit beitragen.
