Das Herzstück der Forschungen. Sind sie erfolgreich, könnten Viren schneller und kostengünstiger identifiziert werden. An der Universität Ulm wird mit Diamanten geforscht, die bei der Erkennung von Viren helfen sollen.

Uni Ulm forscht an neuer Methode

Wie Diamanten bei der Erkennung von Viren helfen können

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Martin Miecznik
SWR Aktuell Autor Martin Miecznik
Markus Bayha
SWR Aktuell Autor Markus Bayha

Das Licht, das sich in Diamanten bricht, soll Viren erkennen - schneller und preisgünstiger, als das bisher möglich ist. Die Universität Ulm forscht an der neuen Methode.

Krankheiten, die durch Atemwegsviren verursacht werden, sind nicht erst seit COVID-19 eine enorme Herausforderung für das Gesundheitswesen auf der ganzen Welt. Um die Viren an der Ausbreitung zu hindern und Viruserkrankungen wirkungsvoll zu behandeln, braucht es eine frühzeitige Diagnose der Erreger. Doch entsprechende diagnostische Verfahren sind zeitaufwendig, teuer und arbeitsintensiv. Fluoreszierende Diamanten sollen Viren aufspüren.

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Diamanten werden extra hergestellt

Die Diamanten sind stecknadelkopfgroß, schimmern orange und sollen in Zukunft dabei helfen Viren zu erkennen. Dazu werden sie extra in einem Labor an der Universität Ulm "gezüchtet". Das funktioniert mit Gasen, erklärt Karolina Schüle, Doktorandin am Institut für Quantenoptik: "Denn der Diamant besteht aus Kohlenstoff, und wir verwenden ein Gas, das Kohlenstoff enthält, in unserem Fall Methan."

An der Universität Ulm wird mit Diamanten geforscht, die bei der Erkennung von Viren helfen sollen.
Karolina Schüle, Doktorandin am Institut für Quantenoptik, prüft einen Diamanten für die Erkennung von Viren.

Laser trifft auf virenbelastete Speichelprobe

Später wird der Diamant als Sensor gebraucht. Damit das funktioniert, muss er Stickstoffatome enthalten. Das ist entscheidend. Denn durch sie bricht das Licht anders, das ein Laser durch den Diamanten auf eine virenbelastete Speichelprobe wirft. Die Versuchsanlage funktioniert so: Der Diamant wird von unten mit einem Laser beleuchtet. "Der Diamant fluoresziert in dem Fall und das fluoreszierende Licht wird dann auf ein Spektrometer aufgeteilt", sagt Christoph Findler vom Institut für Quantenoptik.

Der Diamant wird im Versuchsaufbau von unten mit einem Laser beleuchtet. Er flourisziert und leichtet rötlich und grünlich.
Der Diamant wird mit einem Laser beleuchtet. Das fluoreszierende Licht wird dann auf ein Spektrometer aufgeteilt.

Was das Spektrometer anzeigt gibt dann Aufschlüsse über die Virenart. Laut Professor Jan Münch, Direktor des Instituts für molekulare Virologie, unterscheidet sich das Erbgut eines jeden Virus: "Jedes Virus hat seinen eigenen Fingerabdruck. Und aufgrund der Tatsache, dass wir verschiedene Fingerabdrücke messen können, können wir auch verschiedene virale Erreger in einer Patientenprobe detektieren."

"Unser Verfahren zielt darauf ab, dass wir Viren innerhalb von Minuten nachweisen können."

Aktuelle Verfahren zur Virenbestimmung sind sehr zeitaufwendig, teuer und arbeitsintensiv. Das Verfahren mit den fluoreszierenden Diamanten soll all diese Probleme beheben und sogar noch präziser arbeiten. "Unser Verfahren zielt darauf ab, dass wir Viren tatsächlich innerhalb von Minuten nachweisen können. Und das mit der höchsten Sensitivität die möglich ist: Nämlich der Nachweis eines einzelnen Viruspartikels", sagt Münch.

Auf einem Bildschirm erscheinen Kurvenverläufe und Zahlen. Jedes Virus hat einen individuellen Fußabdruck. Über den Wert des Spektrometers lässt sich jedes eindeutig identifizieren.
Jedes Virus hat einen individuellen Fingerabdruck. Über den Wert des Spektrometers sollen sich in Zukunft auch einzelne Viruspartikel identifizieren lassen.

Bis Diamanten aber tatsächlich Viren aufspüren können, dauert es noch. Die Forscher wollen innerhalb der nächsten sechs Jahre einen Prototypen entwickeln, der dann in einer Klinik oder Praxis ausprobiert werden kann.

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