Schnelltests: Vom Ja/Nein bei Corona zu differenziertem Gesundheitsstatus

Berlin, 13. Oktober 2021. Spätestens seit der Corona-Pandemie kennt man Antigen-Schnelltests. Ein Rachenabstrich oder eine Speichelprobe reichen aus, um schnell eine mögliche Infektion festzustellen. Doch wie lassen sich Schnelltests für noch anspruchsvollere diagnostische Fragen in der Medizin nutzen? Im Zentrum der Forschung an Instituten der Zuse-Gemeinschaft stehen der Einsatz mehrerer Analyte und damit die gleichzeitige Beprobung auf verschiedene gesundheitliche Fragestellungen ebenso wie Möglichkeiten zum Nachweis sehr geringer Konzentrationen von Substanzen.

Am Göttinger Institut für Nanophotonik (IFNANO) setzt man dafür auf die Weiterentwicklung von Analyseverfahren, die mit Teststreifen funktionieren, wie man sie nicht nur von Corona-, sondern z.B. auch von Schwangerschaftstests kennt. Das Grundprinzip dieser Teststreifen: Die Analyte werden in wässrigen Medien gelöst dann mit Markern gemischt und auf ein Trägermedium gegeben, auf dem sie bis zur Test- und Kontrolllinie wandern. Die Analyte, wie zum Beispiel das Corona-Virusmaterial, binden sich einerseits an den Marker, der aus einer Farbmarkierung wie z.B. Goldnanopartikeln und dem Antikörper besteht, und anderseits an den Antikörper an der Testlinie. Die Antikörper sind so aufgebaut, dass sie selektiv d.h. möglichst nur einen Analyten, wie das Corona-Virusprotein, binden. Durch das Anreichern der Marker auf den Linien verfärben sich diese und man kann den Test mit bloßem Auge auslesen.

Verstärkung des Lichtfeldes an der Oberfläche mit rosa-violettem Effekt

Aufbauend auf diesem erfolgreichen Grundprinzip haben sich die Ansprüche an solche Schnelltests allerdings erhöht. Das IFNANO forscht aktuell intensiv an optischen Verfahren, mit denen sich auch über Schnelltests sehr niedrige Konzentrationen von Stoffen nachweisen lassen. Gefragt sind solche Methoden nicht nur in der Human-, sondern auch in der Tiermedizin. Bei ihrem neuen Ansatz bedienen sich die Göttinger Forschenden für die Schnelltests der oberflächenverstärkten Raman-Spektroskopie. Das Signal von Molekülen, die sich sehr nah an nanometergroßen Gold- oder Silberpartikeln befinden, wird dabei enorm verstärkt. „Größe und Form der Edelmetall-Nanopartikel sowie die Wellenlänge des eingestrahlten Lichts sind entscheidend für diese Signalverstärkung“, erklärt IFNANO-Abteilungsleiter Dr. Hainer Wackerbarth und erläutert: „Speziell bei Gold und Silber ist die Erzeugung sogenannter Oberflächenplasmonen besonders ausgeprägt, so dass die Verstärkung des Lichtfeldes an der Oberfläche erfolgen kann.“ Mit der Größe der Partikel hängt es auch zusammen, dass die Testlinien mit Goldnanopartikeln rosa-violett erscheinen.

IFNANO-Schnelltest zum Protein Interleukin 8