Nachweis der Vogelgrippe in fünf Minuten: So funktioniert ein neuer Biosensor
Es klingt etwas seltsam: Eier sind in den USA Mangelware. Doch das ist die Folge von Ausbrüchen von Vogelgrippe in Molkereien und Geflügelfarmen. Lebensmittelgeschäfte hatten Mühe, ihre Regale gefüllt zu halten. Die Verknappung und die rekordverdächtigen Preise im Februar trieben schließlich die Kosten für Restaurants und Bäckereien drastisch in die Höhe. Ein US-Forscherteam hat jedoch ein Gerät entwickelt, das dazu beitragen könnte, künftige Ausbrüche der Vogelgrippe zu verhindern. Der Test soll das Virus H5N1 in der Luft innerhalb von fünf Minuten detektieren. Ihre Ergebnisse hat das Team um Rajan Chakrabarty von der Universität Washington in der Fachzeitschrift ACS Publications veröffentlicht.
Verbreitung der Vogelgrippe
Die Vogelgrippe ist ein durch die Luft übertragenes Virus, das sich zwischen Vögeln und anderen Tieren ausbreitet. Ausbrüche in Geflügel- und Milchviehbetrieben sind verheerend; die Massenkeulung exponierter Tiere kann die einzige Möglichkeit sein, Ausbrüche einzudämmen. Einige Vogelgrippestämme haben auch Menschen infiziert, was jedoch selten ist. Bis Anfang März gab es in den USA nach Angaben der Centers for Disease Control and Prevention (CDC) 70 menschliche Fälle und einen bestätigten Todesfall.
Üblicherweise wird die Vogelgrippe nachgewiesen, indem Abstriche von potenziell kontaminierten Stellen gemacht werden und die gesammelte DNA sequenziert wird – ein Prozess, der bis zu 48 Stunden dauern kann.
Wie der Vogelgrippe-Test funktioniert
Das neue Gerät untersucht die Luft in Echtzeit und lässt die Proben alle fünf Minuten an einem speziellen Biosensor vorbeifließen. Der Sensor enthält genetische Stränge, sogenannte Aptamere, die speziell an das Virus binden können. Wenn dies geschieht, kommt es zu einer nachweisbaren elektrischen Veränderung. Die im Februar in der Zeitschrift ACS Sensors veröffentlichten Forschungsergebnisse könnten Landwirten bei der Eindämmung künftiger Ausbrüche helfen.
Bei der Vogelgrippe, so Rajan Chakrabarty, Professor für Energie-, Umwelt- und Chemietechnik an der Universität Washington und Hauptautor der Arbeit, „ist der faule Apfel von einer Million oder einer Milliarde guter Äpfel umgeben“. Er fügt hinzu: „Die Herausforderung bestand darin, einen über die Luft übertragenen Krankheitserreger in eine flüssige Form zu bringen, um ihn zu untersuchen.“
Das Team erreichte dies, indem es eine mikrowellengroße Box konstruierte, die große Luftmengen ansaugt und sie in eine zyklonartige Bewegung versetzt, so dass die Partikel an den mit Flüssigkeit beschichteten Wänden haften bleiben. Der Prozess erzeugt nahtlos einen Flüssigkeitstropfen, der in den hochempfindlichen Biosensor gepumpt wird.
Schwierige Bedingungen in der Landwirtschaft
Obwohl das System vielversprechend ist, bleibt seine Wirksamkeit unter realen Bedingungen ungewiss, sagt Sungjun Park, ein außerordentlicher Professor für Elektro- und Computertechnik an der Ajou-Universität in Südkorea, der nicht an der Studie beteiligt war. Schmutz und andere Partikel in der Landwirtschaftsluft könnten die Leistung des Systems beeinträchtigen. „In der Studie wird nicht ausführlich auf die Leistung des Geräts in komplexen realen Luftproben eingegangen“, sagt Park.
Chakrabarty ist jedoch optimistisch, dass das Gerät nach weiteren Tests kommerziell nutzbar sein wird. Er arbeitet bereits mit einem Biotech-Unternehmen zusammen, um es zu erweitern. Sein Ziel ist es, einen Biosensorchip zu entwickeln, der mehrere Krankheitserreger gleichzeitig nachweisen kann.
