Zum Inhalt springen
Virensensor für mobile Echtzeitanalyse

Forschende der TU Dortmund & des ISAS sind dem Coronavirus auf der Spur

Dortmund, 4. Mai 2020

Aus der seit 2010 bestehenden Kooperation des ISAS und der TU Dortmund könnte eine wirkungsvolle Methode zur Eindämmung des neuartigen Coronavirus entstehen. Mit dem PAMONO Virensensor entwickelten Dortmunder Physiker, Informatiker und Mathematiker ein Instrument, mit dem Analyseverfahren in Echtzeit und vor Ort durchgeführt werden können. PAMONO kann auch außerhalb von Speziallaboren genutzt werden, um den Infektionsstatus großer Gruppen, zum Beispiel Flughafenpassagiere oder Bewohner ganzer Wohnsiedlungen, zu erfassen. Von Probenentnahme – messbar sind Speichel, Blut oder auch Abwässer – bis zum Testergebnis vergehen nur wenige Minuten. Durch dieses Messverfahren können die Einschleppung, weitere Ausbreitung und das Wiederauftreten von Viren verhindert werden.

Der PAMONO Virensensor kann sichtbar machen, was Viren anrichten. Daher arbeiten Forscherinnen und Forscher des Leibniz-Instituts für Analytische Wissenschaften und der Technischen Universität Dortmund derzeit an seinem Einsatz gegen das neuartige Coronavirus.

Der PAMONO Virensensor kann sichtbar machen, was Viren anrichten. Daher arbeiten Forscherinnen und Forscher des Leibniz-Instituts für Analytische Wissenschaften und der Technischen Universität Dortmund derzeit an seinem Einsatz gegen das neuartige Coronavirus.

Denkbar ist der Einsatz des PAMONO Sensors nun auch bei der Bekämpfung des neuartigen Coronavirus. Dazu arbeiten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des ISAS und der TU Dortmund derzeit mit Anti-SARS-CoV-2-Antikörpern, um den PAMONO Sensor entsprechend auf die Coronaviren vorzubereiten.

Denn: Der PAMONO Sensor funktioniert durch Ausnutzung eines physikalischen Effekts, der eine Brücke zwischen Mikrometer- und Nanometer-Bereich schlägt: Viren – so auch Coronaviren – sind Objekte des Nanometer-Bereichs und damit zu klein, um mit optischen Mikroskopen nachgewiesen zu werden, da diesen nur der Mikrometer-Bereich zugänglich ist. Mikroskopen fehlt zum direkten Nachweis von Viren die nötige Vergrößerungskraft. Der PAMONO Sensor weist Viren hingegen indirekt nach, indem er Veränderungen in der sogenannten Oberflächen-Plasmonen-Resonanz misst, welche die Viren auf dem Sensor verursachen. Prinzipiell basiert dies auf der Erkennung von markierungsfreien biomolekularen Bindungsreaktionen an einer Goldoberfläche, in einer mit einer CCD-Kamera aufgenommenen Bildserie. Obwohl ein Virus als Ursache nur nanometergroß ist, erstreckt sich die Resonanz als Wirkung über den Mikrometer-Bereich. Diese charakteristischen Veränderungen werden durch Bild- und Signalanalyseverfahren basierend auf speziellen Neuronalen Netzwerken ermittelt und erlauben eine Ermittlung unterschiedlicher viraler Krankheitserreger mit hoher Detektionsrate in Echtzeit.

„So werden Viren optisch nachweisbar, was einen kostengünstigen, mobil einsetzbaren Sensor und sehr schnelle Tests ermöglicht“, fasst Dr. Roland Hergenröder zusammen, der die Projektgruppe auf Seiten des ISAS leitet. Er hofft, dass mit der Verfügbarkeit von Anti-SARS-CoV-2-Antikörpern der PAMONO Sensor somit zeitnah auch zum Nachweis des neuartigen Coronavirus eingesetzt werden kann.

Entwickelt wurden Sensor und Analyse-Verfahren in einer Kooperation aus Physikern, Informatikern und Mathematikern des ISAS und der Lehrstühle für Computergraphik und Eingebettete Systeme der TU Dortmund im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 876, Teilprojekt B2 mit dem Namen „Ressourcen-optimierte Echtzeitanalyse stark Artefakt-behafteter Bildsequenzen zur Detektion von Nanoobjekten". Gefördert wird dieser Sonderforschungsbereich von der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit insgesamt 25 Millionen Euro. Prof. Dr. Katharina Morik, Gründerin und Leiterin des Lehrstuhls für Künstliche Intelligenz an der Fakultät für Informatik an der TU Dortmund, warb im Jahr 2011 den Sonderforschungsbereich 876 erfolgreich ein. „Auf den PAMONO Sensor sind wir ohnehin stolz; wenn er nun gegen Corona eingesetzt werden kann, ist das wunderbar“, fasst Morik zusammen.

Teilen

Weitere Pressemitteilungen

3. März 2025

Anmeldung Girls‘ Day 2025: Bakterien & Bonbons – was verrät unsere Atemluft?

Sie sind für das bloße Auge unsichtbar, fühlen sich in einem Bett aus Algen wohl und lassen sich stammesgemäß über die Atemluft bestimmen. Die Rede ist von Bakterien. Neben den Schülerinnen sind sie die Protagonisten des Girls' Day 2025 am ISAS. Zwölf Mädchen haben die Gelegenheit, verschiedene Experimente durchzuführen, um Bakterien sichtbar zu machen. Ziel ist es, mehr über Analyseverfahren für die Gesundheitsforschung mittels praktischer Beispiele zu erfahren.

7. Februar 2025

Je weniger desto besser

Wandern Neutrophile Granulozyten in verletztes Gewebe ein, zum Beispiel in das Gehirn nach einem Schlaganfall, können sie chronische Entzündungen fördern und langfristige Schäden verursachen. Um die funktionelle Dynamik der Immunzellen zu analysieren, benötigt man Millionen von ihnen. Eine Gruppe aus Forschenden hat eine Methode entwickelt, die eine massenspektrometrische Analyse mit nur 1.000 Neutrophilen ermöglicht.

Susmita Ghosh am Massenspektrometer.
21. Januar 2025

Länger gesund leben mit einer natürlichen Substanz aus Pilzen?

Kann ein Wirkstoff aus Shiitake- oder Austernpilze die Gesundheit beim Altern verlängern? Ein internationales Forschendenteam unter Leitung von Dr. habil. Miloš Filipović hat den Wirkmechanismus von Ergothionein entschlüsselt. Die Ergebnisse zeigen, wie die Substanz die Gesundheit alternder Tiere verbessert. Eine Humanstudie ist in Planung.

Muskulöse Ratten (Gezeichnet im Asterix-Stil) stehen um einen mit Pilzen gefüllten Zaubertranktopf herum.
25. September 2024

Tauchgang in die geheime Welt des Immunsystems

Erstmals lassen sich in einem immersiven 3D-Erlebnis in Bild und Klang Immunzellen nach einem Herzinfarkt beim "übereifrigen" Aufräumen beobachten. Warum solch eine Reise in das Immunsystem anhand bisher unveröffentlichter Mikroskop-Aufnahmen wichtig ist, zeigt ein neues Kooperationsprojekt des storyLab kiU der Fachhochschule Dortmund und des ISAS. Die Premiere ist am 27. September bei der Science Night im Dortmunder U.

Beim immersiven Erlebnis „Die geheime Welt des Immunsystems“ kommen Besucher:innen den Immunzellen Makrophagen (gelb) nach einem Herzinfarkt ganz nah.
24. September 2024

Vom Molekül bis zur Krankheit: PIPs-Projekt der Leibniz-Kooperative Exzellenz gestartet

Die Rolle bestimmter Lipide bei Adipositas und anderen Stoffwechselerkrankungen wie Typ-2-Diabetes untersuchen Forschende von drei Leibniz-Instituten in einem neuen interdisziplinären Forschungsprojekt.

Eine ISAS-Forscherin befestigt die Kalibration-Kapillare am Massenspektrometer und bereitet damit das Messgerät für die Analyse der PIPs vor.
23. April 2024

Eine Ursache für Immunschwäche identifiziert

Nach einem Schlaganfall oder Herzinfarkt ist bei Betroffenen häufig auch das Immunsystem gestört. So kann es zu lebensbedrohlichen Infektionen kommen. Eine bisher unbekannte Ursache für den Zusammenhang zwischen Schlaganfall, Herzinfarkt und Immundefekt hat nun ein Team aus Forschenden der Medizinischen Fakultät der Universität Duisburg-Essen, des Universitätsklinikums Essen und des ISAS entdeckt. Doch nicht nur das: Die Wissenschaftler:Innen konnten zudem einen neuen Behandlungsansatz aufzeigen.

Fluoreszenz-Ultramikroskopische Aufnahme aus dem speziellen Darmgewebe einer Maus, das besonders viele Ig-produzierende Plasmazellen enthält.