OptoAssays: Neue lichtgesteuerte Tests vereinfachen kostengünstige Diagnostik

Technische Entwicklungen, die auf biologischen Prinzipien basieren, sind in vielen Bereichen erfolgreich – von Klettverschlüssen bis zu Solarzellen. Auch in der Diagnostik lassen sich Forschende von der Natur inspirieren. Der neu entwickelte biobasierte Test kann den Einsatz komplexer Pumpen in diagnostischen Verfahren durch einfache LEDs ersetzen. Diese sogenannten OptoAssays ahmen das Verhalten biologischer Zellen nach und verwenden deren genetische Programmierung. 

Lateral-Flow-Assays wie COVID-19-Schnelltests funktionieren durch die unidirektionale Bewegung der Probenflüssigkeit über einen Zellstoff, ausgelöst durch Kapillarkräfte. Für komplexere Tests, die eine bidirektionale Steuerung der Flüssigkeit erfordern, sind allerdings zusätzliche mechanische Pumpen notwendig, was kostenintensiv und wartungsaufwendig ist. 

Die OptoAssays des Forscherteams setzen auf einfache LEDs, um den bidirektionalen Transport von Biomolekülen zu ermöglichen und die Testergebnisse ohne mechanische Schritte auszulesen. Der Test besteht aus einem Sender- und einem Empfängerbereich, die über das Hinzufügen der Testreagenz in Kontakt treten. Ein lichtempfindliches Protein im Senderbereich reagiert auf die Beleuchtung mit rotem Licht (660 nm Wellenlänge) und bindet Moleküle. Dunkelrotes Licht (740 nm Wellenlänge) löst die Moleküle wieder vom Protein. Im Empfängerbereich erfassen Antikörper das gesuchte Protein in der Probe. Die Methode ist inspiriert von der Funktionsweise von Pflanzenzellen, bei denen Photorezeptoren auf Licht reagieren und dadurch bestimmte Zellprozesse steuern.  

Die Forschenden sehen vielfältige Anwendungsmöglichkeiten für OptoAssays, insbesondere in der Vor-Ort-Diagnostik, ähnlich wie bei Lateral-Flow-Assays. Dr. Can Dincer von der Universität Freiburg erläutert: „OptoAssays können einfach in Verbindung mit Smartphones gesteuert und ausgelesen werden und künftig externe Durchflusskontrollsysteme wie Pumpen und Signalauslesegeräte überflüssig machen. Damit ebnen sie den Weg für neue Diagnosegeräte, die kostengünstige und unkomplizierte Analysen direkt vor Ort, auch in ressourcenarmen Umgebungen, ermöglichen.“ 

MEDICA.de; Quelle: INM - Leibniz-Institut für Neue Materialien gGmbH