Corona-Virus Covid-19 beziehungsweise SARS-CoV-2. Schweizer Forscher haben einen schnell messenden, spezifischen Sensor für diese Virus-RNA entwickelt.

Corona-Virus Covid-19 beziehungsweise SARS-CoV-2. Schweizer Forscher haben einen schnell messenden, spezifischen Sensor für diese Virus-RNA entwickelt. Wikipedia/public domain

Der Sensor könnte beispielsweise dazu eingesetzt werden, um die Konzentration dieser Corona-Viren in der Luft zu bestimmen, etwa in Bahnhöfen oder Lüftungssystemen. Die Idee hinter dem Sensor: Er reagiert spezifisch auf die RNA dieser Viren; bei den sehr ähnlichen SARS-Coronaviren spricht der Sensor nicht an. Doch der Sensor soll die etablierten Labortests nicht unbedingt ersetzen, sondern er könnte eine alternative Methode für die klinische Diagnose sein.

Um den Sensor praktisch für Messungen in der Umwelt einsetzen zu können, würde noch ein System benötigt, das die Luft ansaugt, die Aerosole darin konzentriert und die RNA aus den Viren isoliert. „Das braucht noch Entwicklungsarbeit“, sagt Jin Wang, einer der führenden Forscher des Forschungsteams aus der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa), der ETH Zürich und des Universitätsspitals Zürich.

Wärme erhöht Zuverlässigkeit des Sensors

Der Sensor enthält synthetisch hergestellte DNA-Sequenzen (Rezeptoren), die zu bestimmten RNA-Sequenzen des SARS-CoV-2-Virus passen. Wenn sich nun die einsträngige Virus-RNA mit der einsträngigen Rezeptor-DNA zu einem Doppelstrang koppelt, ändert sich der optische Brechungsindex am Sensorelement; dazu besitzt der Sensor eine spezielle Oberflächen-Nanostruktur. Diese Methode nennt sich Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR). Die Änderung des Brechungsindexes wird mithilfe von eingestrahltem Licht gemessen.

Die Kopplung (Hybridisierung) erfolgt jedoch nur, wenn RNA und DNA zueinander komplementär sind, also genau zueinander passen. Dazu muss eine bestimmte Temperatur knapp unterhalb der sogenannten Schmelztemperatur des Doppelstrangs eingehalten werden; da sonst auch unspezifische und damit thermisch weniger stabile Bindungen durch nicht exakt komplementäre Einzelstränge die Messung verfälschen können. Die erforderliche Wärmezufuhr geschieht durch Einstrahlen von Laserlicht.  Auch auf andere Viren lässt sich das Prinzip des Sensors anwenden – und könnte so dazu beitragen, dass Epidemien in Zukunft frühzeitig detektiert werden können.