Im Labor von Sebastian Kruss werden Nanosensoren unter dem Fluoreszenzmikroskop mit grünem Licht angeregt. (Foto: Felix Schöppner)
Die Nanoröhrchen sind die leuchtenden Bauteile eines Sensors. "Entscheidend für seine Funktion ist jedoch die organische Phase um das Röhrchen herum, die zum Beispiel aus Antikörpern oder anderen Erkennungsmolekülen bestehen kann", sagt Sebastian Kruss. Die Röhrchen werden also mit einer Art "molekularer Haftschicht" umgeben, die Viren, Bakterien oder auch deren Stoffwechselprodukte selektiv erkennen und binden kann.
Sobald ein Virus oder ein Bakterium in die Falle geht, das heißt, wenn die Erreger über das "Fängermolekül" an das Nanoröhrchen gebunden werden, verändert sich das Leuchten der Röhrchen, die mit Licht angestrahlt werden. Diese Veränderung erscheint als positives Testsignal. Leuchten die Röhrchen jedoch unverändert wie zuvor, sind die vermuteten Erreger oder Substanzen nicht anwesend.
Vielfältig einsetzbar
Die Sensoren, die man sich wie einen winzigen Schlauch oder eine Nudel vorstellen kann, können für Labortests, aber auch für Nachweise im lebenden Organismus eingesetzt werden. Je nachdem, mit welcher Erkennungsfunktion die winzigen Röhrchen ausgestattet sind, lassen sich mit ihnen verschiedene Bakterien oder Viren, genauso aber auch Signalstoffe, Tumormarker, Antikörper, Blutzucker, Neurotransmitter, Insulin oder andere Hormone aufspüren.
Ein Vorteil der Methode ist ihre Schnelligkeit.
Ein Vorteil der Methode ist ihre Schnelligkeit. Das Ergebnis ist sofort da. Blut-, Urin- oder Speichelproben könnten auf die Sensoren geträufelt werden, um darin Krankheitserreger oder Biomarker nachzuweisen, die auf eine Infektion, eine Entzündung oder auch ein Tumorleiden hinweisen. "Nanosensoren könnten zum Beispiel auch die Diagnose einer Sepsis beschleunigen, ein lebensbedrohlicher Zustand, in dem jede Minute zählt", erklärt Professor Kruss.
Besonders attraktiv ist, dass die Sensoren direkt auf beispielsweise künstliche Hüftgelenke oder auch Katheter aufgebracht werden könnten. Befinden sich diese "Ersatzteile" oder medizinischen Gerätschaften erst einmal im menschlichen Körper, ist es schwierig rechtzeitig zu bemerken, wenn sich gefährliche Bakterien als Biofilm auf den Materialien niedergelassen haben.