Nachweis von COVID-19-Antikörpern in 10 bis 12 Sekunden

Forscher der Carnegie Mellon University in Pittsburgh Pennsylvania (USA), berichten über die Ergebnisse einer fortschrittlichen, auf Nanomaterialien basierenden Biosensor-Plattform, die innerhalb von Sekunden spezifische Antikörper gegen SARS-CoV-2, das für die COVID-19-Pandemie verantwortliche Virus, nachweist. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher Mitte Januar in der Fachzeitschrift „Advanced Materials“.

Der neuartige Test basiert auf Nanopartikeln und identifiziert das Vorhandensein von zwei Antikörpern des Virus. Dabei reiche bereits „ein sehr kleiner Tropfen Blut“, etwa fünf Mikroliter, um das Spike-S1-Protein und die Rezeptorbindungsdomäne (RBD) nachzuweisen.

Die Antikörper-Konzentrationen können extrem niedrig sein und immer noch unter einem Picomolar (0,15 Nanogramm pro Milliliter) nachgewiesen werden. Dieser Nachweis selbst erfolgt durch eine elektrochemische Reaktion. Die Ergebnisse sendet das handliche Gerät fast sofort an eine einfache Schnittstelle auf einem Smartphone.

Forschungsergebnisse kommen „zum richtigen Zeitpunkt“

Für die Entwicklung ihres Testgeräts habe man „die neuesten Fortschritte in den Bereichen Materialien und Fertigung genutzt“ um schnell COVID-19-Antikörper nachweisen zu können, erklärt Prof. Rahul Panat. Durch ein spezielles Fertigungsverfahren namens „Aerosol Jet Nanopartikel 3D-Druck“ werde eine spezielle Struktur erschaffen, die mehr Proteine zur Detektion aufnimmt und zu sehr genauen und schnellen Ergebnissen führt.

Ein Bild des Testchips, der durch Aerosol-Jet-Nanopartikel-3D-Druck hergestellt wurde und COVID-19-Antikörper binnen Sekunden nachweisen kann. Foto: Advanced Manufacturing and Materials Lab, College of Engineering, Carnegie Mellon University

Darüber hinaus habe der Test eine sehr niedrige Fehlerquote, da die Bindungsreaktion zwischen dem Antikörper und dem Antigen, das in dem Gerät verwendet wird, hoch selektiv ist. Dieses natürliche Design konnten die Forscher zu ihrem Vorteil ausnutzen.

Die Ergebnisse kommen zu einem dringenden Zeitpunkt während der COVID-19-Pandemie, so Panat. „Da unsere Technik die Immunantwort auf die Impfung quantifizieren kann, ist sie in der aktuellen Situation sehr relevant“.

Biomarker statt Antikörper: Testprinzip auch für Ebola, HIV und Zika geeignet

Im Sinne der öffentlichen Gesundheit sei die schnelle – und zuverlässige – Diagnose für die Behandlung und Vorbeugung von übertragbaren Krankheiten wichtig. Sie gehe jedoch weit über die aktuelle COVID-19-Pandemie hinaus.

Laut den Forschern sei ihre generische Sensorplattform mit wenigen Anpassungen für den schnellen Nachweis von Biomarkern für andere Infektionserreger wie Ebola, HIV und Zika geeignet. Ein entsprechend „schneller und effektiver Test könnte ein entscheidender Faktor für die Kontrolle der Ausbreitung von Krankheiten sein.“

(Mit Material der Carnegie Mellon University)