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.
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."
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.
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.
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.
