„Der Vorteil von Biochips liegt in der wiederholten Nutzung, bevor es zu einer positiven Aufnahme kommt.“ Das beste Preis-Leistungs-Verhältnis ergibt sich zu einem Zeitpunkt, an dem die Pandemie abflauen wird und sichergestellt werden muss, dass die Infektion nicht ins Unternehmen passt oder das Büro”, sagte Hana Lísalová, Forschungsleiterin am Institute of Physics der ASCR.

„Den Ergebnissen unserer aktuellen Forschung ging eine langjährige Arbeit an der Entwicklung von Biochips voraus, die andere Krankheitserreger wie Gelbsucht oder E. coli nachweisen sollen das SARS-CoV-2-Virus erkennen“, sagte sie.

Die Grundlagenforschung ist nun abgeschlossen und hat sich als funktionsfähig und zuverlässig erwiesen. Die Forschungsergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift ACS Applied Materials and Interfaces veröffentlicht.

Die revolutionäre Technologie kombiniert physikalische, chemische und biologische Prinzipien. Das System funktioniert auf Basis eines funktionsfähigen Biochips, auf dem eine dünne Polymerschicht aufgetragen wird. Antikörper, die das Virus spezifisch einfangen, werden dann daran gebunden. Dank dieser speziellen Behandlung werden die anderen Partikel nicht auf dem Biochip eingefangen und weggespült.

Diese an die sogenannte Antifouling-Bürste gebundenen Antikörper reagieren auf das virale N-Protein, das stabiler ist und nicht in gleichem Maße Mutationen erfährt wie das S-Protein, was sich laut Lísalová neben der Entstehung neuer Varianten äußert des SARS-CoV-2-Virus.

„Mutationen vermeiden das N-Protein und sind stabiler, sodass selbst wenn eine neue Variante auftritt, die Sensitivität des Nachweises nicht grundsätzlich beeinträchtigt werden sollte. Das lässt sich auch daraus schließen, dass wir den Mikrochip seit anderthalb Jahren verwenden.“ , also sind wir auf mehrere Varianten des Coronavirus gestoßen. Das ist sein großer Vorteil für die Zukunft“, sagte sie.

Darüber hinaus profitiert die Methode von der Abwesenheit einer Probenmodifikation, bei der das detektierte N-Protein Komplexe mit der viralen RNA bildet, sodass das Signal auf natürliche Weise verstärkt wird. Dadurch ist diese Methode nicht nur genauso zuverlässig, sondern auch viel schneller als herkömmliche PCR-Tests, bei denen zunächst virale RNA isoliert werden muss.

An der Entwicklung und Optimierung des Biochips waren auch Virologen des Biologischen Zentrums ASCR und der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Südböhmischen Universität in České Budějovice beteiligt. Sie präparierten und testeten Proben mit infektiösen Viruspartikeln, halfen bei der Optimierung des Nachweises und der Bestimmung der Sensorempfindlichkeit und verifizierten die Ergebnisse mit Standard-Coronavirus-Nachweismethoden.

Als entscheidend hat sich laut Lísalová auch die Zusammenarbeit mit anderen Forschungsinstituten in der Tschechischen Republik und im Ausland erwiesen. „Insbesondere die Zusammenarbeit mit dem Team von An-Suei Yang an der Academia Sinica in Taiwan, das den Antikörper entwickelt und bereitgestellt hat“, fügte sie hinzu.

Lísalová sagte, sie hoffe, dass die Technologie „sehr bald“ in die Praxis umgesetzt werden könne.

Forscher des Instituts für Physik versuchen, die entwickelten Biochip-Systeme in die Praxis umzusetzen – sie arbeiten zum Beispiel an einem tragbaren Robotersystem in Kooperation mit CARDAM Solution.