Nanokomposit-Elektroden für die Diagnostik

Marc Zinggeler mit gedruckten PEPS-Elektroden vor dem Siebdrucker im CSEM-Reinraum in Basel. (Bild: CSEM)

Ein interdisziplinäres Team von Forschenden im Nano-Argovia-Projekt PEPS entwickelt ein neuartiges Diagnosegerät für bestimmte Biomarker, das sich für die sogenannte patientennahe Labordiagnostik eignet. Fachleute sprechen dabei meist vom point of care testing (POCT), das ohne spezielles Diagnostiklabor auskommt – ähnlich wie bei den uns inzwischen gut bekannten Corona-Schnelltests oder bei der Überwachung des Blutzuckerspiegels bei Diabetikern.

Zahlreiche Vorteile
POC-Testing ermöglicht nicht nur, dass Patientinnen und Patienten zuhause selbst relevante Werte überwachen können, sondern stellt auch medizinischem Fachpersonal schnelle und einfach durchzuführende Tests zur Verfügung, die eine effizientere und sichere Therapie ermöglichen. In Regionen mit schlechter Versorgung mit spezialisierten Diagnostikeinrichtungen bieten derartige POC-Tests, die keine weitere technische Ausstattung benötigen, enormes Potenzial.

Das Team mit Forschenden des CSEM Muttenz, der Fachhochschule Nordwestschweiz und von MOMM Diagnostics (Basel) unter Leitung von Dr. Marc Zinggeler (CSEM Muttenz) entwickelt nun ein digitales POC-Gerät, das mit einem elektrochemischen Sensor ausgestattet ist und bestimmte Protein-Biomarker detektieren soll. Diese Biomarker liefern Hinweise auf verschiedene Krankheiten, beispielsweise Präeklampsie – eine auch Schwangerschaftsvergiftung genannte Komplikation in der Schwangerschaft. Auf die Diagnose von der für Kind und Mutter gefährlichen Erkrankung hat sich die junge Firma MOMM Diagnostik spezialisiert, die von dem ehemaligen Nanostudenten Dr. Mathias Wipf gegründet wurde.

Nahaufnahme der Elektroden (Bild: CSEM)

Auf die Mischung kommt es an
Neu bei dem im PEPS-Projekt gewählten Ansatz ist die geplante Verwendung von leitfähigen, kostengünstig herstellbaren Nanokomposit-Elektroden aus einer Mischung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen und einem hydrophilen Polymer. Diese Kombination verleiht den Elektroden eine hohe Leitfähigkeit, die für die elektrochemische Auslesung des Tests benötigt wird. Zudem zeichnet sich das Material durch abweisende (antifouling) Eigenschaften aus, die effektiv vor einer Verschmutzung der Sensoroberfläche durch unspezifische Adsorptionsprozesse in der biologischen Probenflüssigkeiten (wie Blutserum) schützt.

Zunächst entwickelt das Team die bereits in Vorarbeiten hergestellten Nanokomposit-Elektroden weiter und realisiert eine Plattform, mit der die Analyse klinisch relevanter Biomarker demonstriert werden kann. Wenn dieser Schritt im ersten Jahr erfolgreich abgeschlossen ist, planen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine mikrofluidische Plattform zu integrieren und den POC-Test zu realisieren.

Dabei behält das PEPS-Team, zu dem neben Projektleiter Dr. Marc Zinggeler und Industriepartner Dr. Mathias Wipf auch Dr. Silvia Generelli (CSEM Landquart) und Prof. Dr. Daniel Gygax (FHNW Muttenz) gehören, die Ausweitung der Sensorherstellung auf höhere Stückzahlen im Auge, damit die Plattform dann später erfolgreich industriell hergestellt werden kann.

«Die PEPS Nanokomposit-Elektoden vereinen eine hohe elektrische Leitfähigkeit mit starken Antifouling-Eigenschaften. Diese Kombination könnte der Schlüssel zu hochsensitiven elektrochemischen POC-Tests sein.»

Dr. Mathias Wipf, Gründer und CEO von MOMM Diagnostics

Weitere Information

MOMM Diagnostics
CSEM
Hochschule für LIfe Sciences (FHNW)