{"id":535480,"date":"2022-01-26T09:48:03","date_gmt":"2022-01-26T08:48:03","guid":{"rendered":"https:\/\/www.albinfo.ch\/?p=535480"},"modified":"2022-01-29T23:07:06","modified_gmt":"2022-01-29T22:07:06","slug":"neuer-besserer-corona-virus-schnelltest","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.albinfo.ch\/de\/neuer-besserer-corona-virus-schnelltest\/","title":{"rendered":"Neuer, besserer Corona-Virus-Schnelltest"},"content":{"rendered":"
<\/div>\n
\n

Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI und der Universit\u00e4t Basel haben einen Covid-19-Schnelltest entwickelt. Sein neuartiges Funktionsprinzip verspricht zuverl\u00e4ssige und quantifizierbare Aussagen \u00fcber die Covid-19-Erkrankung eines Patienten und deren Verlauf \u2013 sowie Aussagen zu m\u00f6glichen anderen Erkrankungen und Covid-Varianten. Bis er zum Einsatz kommen kann, muss er allerdings noch weiter getestet und optimiert werden. \u00dcber ihre Entwicklung berichten die Forschenden im Fachjournal ACS Applied Nanomaterials.<\/strong><\/p>\n

Ein grosses Manko von Antigen-Schnelltests \u2013 das hat zuletzt die Studie einer Forschungsgruppe um Heinrich Scheiblauer vom deutschen Paul-Ehrlich-Institut nachgewiesen \u2013 ist ihre fehlende Zuverl\u00e4ssigkeit. Jedes f\u00fcnfte von 122 \u00fcberpr\u00fcften Testkits verschiedener Hersteller fiel durch und gen\u00fcgte nicht einmal der Minimalanforderung, 75 Prozent der mit hoher Viruslast betroffenen Probanden als Corona-positiv zu erkennen. Ein weiteres Manko: Die Tests sagen nur, ob der Proband infiziert ist oder nicht. Aber sie liefern keine Information \u00fcber den Verlauf der Infektion beziehungsweise der Immunreaktion der Probanden.<\/p>\n

Ein neuer, vom PSI entwickelter Test, der anders als Antigen-Tests nicht direkt Bestandteile des Virus nachweist, sondern die Antik\u00f6rper, die das Immunsystem als Reaktion auf die Infektion produziert, verspricht nun erheblich mehr Aussagekraft. Er ist genauso g\u00fcnstig, schnell und einfach zu handhaben, zudem lassen sich mit ihm verschiedene Erreger gleichzeitig identifizieren \u2013 etwa die der Grippe. \u00abDamit liefert er auch mehr Daten als bisherige Antik\u00f6rper-Schnelltests, die dem Nachweis dienen, ob jemand bereits eine Corona-Infektion hinter sich hat\u00bb, sagt Yasin Ekinci, Leiter des Labors f\u00fcr R\u00f6ntgen-Nanowissenschaften und -Technologien am PSI, der das Projekt zur Entwicklung des Tests betreut hat.<\/p>\n

Der zentrale Baustein des Tests besteht aus einer kleinen rechteckigen Scheibe normalen Plexiglases, die dem Objekttr\u00e4ger eines Mikroskops sehr \u00e4hnlich ist. Sie besteht aus zwei Schichten: Die untere ist einen Millimeter dick, die obere 0,2 Millimeter. In die untere haben die Forschenden per Elektronenstrahl-Lithografie \u2013 einem extrem pr\u00e4zisen Verfahren zum Fr\u00e4sen von festen Materialien, das sonst etwa in der Herstellung von Computerchips eingesetzt wird \u2013 ein Relief gepr\u00e4gt. Nachdem sie diese Master-Vorlage so erstellt hatten, nutzten die Forschenden diese f\u00fcr die sogenannte Nanoimprint-Lithografie, was den Pr\u00e4gevorgang erheblich beschleunigt und verg\u00fcnstigt.<\/p>\n

Multifunktionale Mikrostruktur<\/b><\/p>\n

Mit der d\u00fcnnen Plexiglasschicht als Deckel weist die Scheibe nun drei parallel verlaufende Kan\u00e4le auf, durch die eine Fl\u00fcssigkeit von einem Ende der Scheibe zum anderen str\u00f6men kann. Jeder von ihnen ist beim Einlass 300 Mikrometer (also 0,3 Millimeter) breit und 3,4 Mikrometer hoch. Am Auslass sind die Kan\u00e4le f\u00fcnf Mal so breit, aber nur einen Mikrometer hoch. Zwischendrin verj\u00fcngt sich der Kanal entlang einer gewissen Strecke auf nur wenige Mikrometer Breite, und an einer Stelle ist er nur 0,8 Mikrometer hoch \u2013 etwa 100 Mal d\u00fcnner als ein menschliches Haar.<\/p>\n

\u00abDiese spezielle Struktur der Kan\u00e4le dient gleich mehreren Zwecken\u00bb, sagt Studien-Erstautor Thomas Mortelmans, Doktorand am Swiss Nanoscience Institute der Universit\u00e4t Basel, der seine Arbeiten im Labor f\u00fcr R\u00f6ntgen-Nanowissenschaften und -Technologien des PSI durchf\u00fchrte. Zum einen sorgt sie f\u00fcr einen starken Kapillareffekt, wie man ihn sonst etwa von den Leitungsbahnen der B\u00e4ume kennt, die so das Wasser aus ihren Wurzeln in ihre Kronen leiten. Daf\u00fcr ist keinerlei Pumpe notwendig. Die Kraft resultiert aus der Grenzfl\u00e4chenspannung zwischen Fl\u00fcssigkeit und fester Oberfl\u00e4che. Sie saugt das Wasser quasi durch die engen Bahnen. Genauso geschieht es bei den Kan\u00e4len im Plexiglas \u2013 nur, dass hier statt des Wassers ein Bluttr\u00f6pfchen hindurchstr\u00f6mt.<\/p>\n

Entscheidend f\u00fcr den Test ist eine Passage, auf der die H\u00f6he des Kanals von 3,4 auf 0,8 Mikrometer sinkt. In dieser von den Forschenden sogenannten \u201eEinfangregion\u201c bleiben zuvor dem Blut zugesetzte Partikel an vordefinierten Stellen stecken \u2013 je nachdem, welche Erreger im Blut vorliegen. \u00abF\u00fcr den Test w\u00fcrde der Proband zum Arzt oder in ein Testzentrum gehen\u00bb, erl\u00e4utert Mortelmans. Dort entnimmt man ihm wie bei einem Zuckertest mit einem Piks in den Finger ein Tr\u00f6pfchen Blut. In das Blut mischt man eine Fl\u00fcssigkeit, in der spezielle k\u00fcnstliche Nanopartikel schwimmen. Deren Oberfl\u00e4che hat die gleiche Struktur wie die ber\u00fcchtigten Spike-Proteine des Sars-CoV-2-Virus, an die die Antik\u00f6rper des Menschen andocken, um die Krankheit zu bek\u00e4mpfen. Ausserdem werden kleine fluoreszierende Teilchen beigemischt, die sich an die Sars-CoV-2-Antik\u00f6rper des Menschen anheften.<\/p>\n

Das heisst also: Befinden sich Antik\u00f6rper gegen Sars-CoV-2 im zu testenden Blut, heften sich ihnen zun\u00e4chst die fluoreszierenden Teilchen an, und gemeinsam binden sie dann an die Virus-artigen Strukturen der deutlich gr\u00f6sseren Nanopartikel und bleiben mit diesen an eben jener vordefinierten Stelle stecken, die dem Durchmesser dieser Nanopartikel entspricht. \u00abDas ist dort, wo der Kanal genau 2,8 Mikrometer hoch ist\u00bb, sagt Mortelmans. An dieser Stelle sammeln sich nun die Nanopartikel, an denen Antik\u00f6rper des Menschen samt ihrer leuchtenden Anh\u00e4ngsel angedockt sind. Legt man die Scheibe unter ein Fluoreszenz-Mikroskop, kann man das Leuchtsignal erkennen. Es ist umso heller, je mehr Antik\u00f6rper der Patient gebildet hat. Je deutlicher das Signal, desto st\u00e4rker also die Immunreaktion. So l\u00e4sst sich Covid-19 eindeutig diagnostizieren. \u00abAusserdem kann man anhand der Signalst\u00e4rke erkennen, ob das Immunsystem gut reagiert und ein milder Verlauf zu erwarten ist \u2013 oder ob es wom\u00f6glich sogar \u00fcberreagiert und Komplikationen drohen\u00bb, erl\u00e4utert Mortelmans.<\/p>\n

Ein Schnelltest mit vielen M\u00f6glichkeiten<\/b><\/p>\n

Eine Verstopfung des Kanals durch andere Partikel im Blut ist nicht zu bef\u00fcrchten. Die Viren selbst sind nur rund 0,12 Mikrometer gross und fliessen ohne Widerstand hindurch. Einzig die roten Blutzellen sind neben den Nanopartikeln gr\u00f6sser als die engste Stelle des Kanals. \u00abAm Anfang unserer Entwicklung haben sie tats\u00e4chlich noch Probleme gemacht\u00bb, sagt Mortelmans. \u00abDoch wir haben den Kanal so optimiert, dass sie nun durchrutschen.\u00bb Dabei machen die Forschenden sich zunutze, dass die Zellen flexibel und zusammenpressbar sind: \u00abDie Kapillarkraft ist jetzt so gross, dass sie die Blutzellen durch jede Verengung des Kanals quetscht.\u00bb<\/p>\n

Der Test er\u00f6ffnet noch mehr M\u00f6glichkeiten als nur Covid-19 zu diagnostizieren. Zus\u00e4tzlich k\u00f6nnte man Nanopartikel anderer Gr\u00f6sse und mit anderen Oberfl\u00e4chenstrukturen ins Blut mischen und damit parallel auf weitere Krankheiten testen. In der Studie hat Mortelmans dies etwa mit Partikeln getan, deren Oberfl\u00e4che Influenza-A-Viren entsprechen. So leuchteten bei den Versuchen also zwei Stellen der Einfangregion auf: eine f\u00fcr Covid-19 und eine f\u00fcr die Grippe.<\/p>\n

Ausserdem ist es m\u00f6glich, verschiedene Antik\u00f6rper, die das Immunsystem in den unterschiedlichen Stadien der Erkrankung produziert, zu identifizieren. Man k\u00f6nnte zum Beispiel gr\u00fcn fluoreszierende Teilchen verwenden, die sich nur an Antik\u00f6rper heften, die zu Beginn einer Infektion auftreten und rot leuchtende Teilchen f\u00fcr Antik\u00f6rper in sp\u00e4teren Stadien. \u00abDer Test l\u00e4sst sich vielfach erweitern\u00bb, sagt Mortelmans. \u00abWir k\u00f6nnten ohne Probleme beispielsweise zehn verschiedene Krankheiten in einem testen und dazu noch vier Farben verwenden.\u00bb Ausserdem liesse sich nat\u00fcrlich die Zahl der Kan\u00e4le erh\u00f6hen, um noch mehr Varianten durchzutesten. Der zweite und dritte Kanal sind im Prinzip nur da, um das Ergebnis des ersten zu best\u00e4tigen. Man k\u00f6nnte aber auch unterschiedliche Tests in ihnen durchf\u00fchren. \u00abIm Prinzip haben wir hier ein System \u00e4hnlich wie Lego, bei dem man verschiedene Bauteile kombinieren kann\u00bb, sagt Projektleiter Yasin Ekinci.<\/p>\n

Begonnen haben die Forschenden mit ihren Arbeiten zu dem neuen Test bereits kurz nach Beginn der Corona-Pandemie. \u00abWir waren zu der Zeit mit einem Diagnose-Test f\u00fcr Parkinson besch\u00e4ftigt\u00bb, erz\u00e4hlt Ekinci. \u00abAls die Pandemie dann um sich griff, haben wir uns gefragt, wie wir als Forschungsinstitut einen Beitrag leisten k\u00f6nnen, sie zu \u00fcberwinden.\u00bb Weil der Test jedoch so neuartig ist, anfangs noch wenig \u00fcber das Virus bekannt und auch schwer an Patientenproben heranzukommen war, nahm die Entwicklung viel Zeit in Anspruch.<\/p>\n

F\u00fcr die Studie wurde das Ger\u00e4t mit 29 Blutproben getestet \u2013 19 davon stammten von infizierten, 10 von nicht infizierten Personen. Bis auf einen falsch-negativen Fall lag der Test stets richtig. Beim Nachtesten wurde auch dieser erkannt. \u00abNat\u00fcrlich m\u00fcssen wir f\u00fcr eine fundierte Aussage \u00fcber die Zuverl\u00e4ssigkeit noch viel mehr Testungen durchf\u00fchren, und es gibt noch eine Menge Verbesserungspotenzial. Aber das ist schon sehr vielversprechend\u00bb, urteilt Ekinci.<\/p>\n

Im \u00dcbrigen soll der Test noch einfacher in der Durchf\u00fchrung werden. \u00abWir arbeiten daran, dass er genauso gut mit Speichel statt Blut durchf\u00fchrbar ist\u00bb, berichtet Mortelmans. \u00abAusserdem wollen wir erreichen, dass statt des Mikroskops eine Handykamera das Auslesen der Signale \u00fcbernehmen kann. Moderne Ger\u00e4te sind dazu inzwischen in der Lage.\u00bb Aktuell dauert ein solcher Test zwischen 10 und 30 Minuten. Er liesse sich aber auch in zwei Minuten durchf\u00fchren; dahingehend wird er zurzeit optimiert. \u00abUnsere Vision ist eine Technologie\u00bb, so Ekinci, \u00abmit der wir mehrere Krankheiten und auch Varianten von Covid und Grippe gleichzeitig per Handy zuverl\u00e4ssig, schnell und g\u00fcnstig diagnostizieren k\u00f6nnen. Unser neuartiges Konzept ist in der Lage, dies zu realisieren.\u00bb<\/p>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Bis eEin neuer, vom PSI entwickelter Test, der anders als Antigen-Tests nicht direkt Bestandteile des Virus nachweist, sondern die Antik\u00f6rper, die das Immunsystem als Reaktion auf die Infektion produziert, verspricht nun erheblich mehr Aussagekraft<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":473820,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1141,3954,1140,1412,2015],"tags":[],"vendi":[],"content_country":[],"class_list":["post-535480","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-themen","category-shendetesi-2-de","category-leben-in-der-schweiz","category-newsletter-de","category-newsletter-media-de"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.albinfo.ch\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/535480","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.albinfo.ch\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.albinfo.ch\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.albinfo.ch\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.albinfo.ch\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=535480"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.albinfo.ch\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/535480\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.albinfo.ch\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/473820"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.albinfo.ch\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=535480"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.albinfo.ch\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=535480"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.albinfo.ch\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=535480"},{"taxonomy":"vendi","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.albinfo.ch\/de\/wp-json\/wp\/v2\/vendi?post=535480"},{"taxonomy":"content_country","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.albinfo.ch\/de\/wp-json\/wp\/v2\/content_country?post=535480"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}