Onderzoekers van het Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration IZM hebben samen met partners uit de industrie en gezondheidszorg een op grafeenoxide gebaseerd sensorplatform ontwikkeld. Daarmee kunnen infecties zoals sepsis of de antilichamen tegen het coronavirus binnen een paar minuten gedetecteerd worden. Een druppel bloed of speeksel is al voldoende voor een betrouwbaar resultaat.
Tijdens de coronacrisis is het belang van goed en vooral ook snel testen van mogelijke besmette personen, teneinde de verspreiding van het virus zoveel mogelijk in te dammen, heel erg duidelijk geworden. Een 'test' en diagnose die gebaseerd is op de symptomen, zoals in de beginfase van de coronapandemie vaak toegepast werd, is niet bijzonder accuraat. Veel infecties hebben vergelijkbare symptomen. Daardoor kunnen die symptomen gemakkelijk gelinkt worden aan een andere ziekte, en de diagnose uiteindelijk niet juist is. Bloedonderzoeken zijn veel betrouwbaarder, maar het duurt vaak lang voordat de uitslag daarvan bekend is. Met de nu ontwikkelde nieuwe sneltest en sensorplatform kan dat verleden tijd worden.
Een druppel bloed, uitslag in 15 minuten
Onderzoekers van de Fraunhofer IZM in Berlijn werken al sinds april 2018 aan het grafeenoxide gebaseerd sensorplatform, ofwel het Graph-POC project. Met deze methode is een enkele druppel bloed of speeksel voldoende om een nauwkeurige analyse uit te voeren. Een paar minuten nadat de druppel op het oppervlak van de sensor is aangebracht, worden de testresultaten digitaal direct naar de arts verstuurd. Deze snelle test biedt binnen 15 minuten zekerheid en kan zo langdurig bloedonderzoek in het laboratorium vervangen.
De test kan ook worden gebruikt om antilichamen te detecteren die aanwezig zijn nadat een patiënt is hersteld van een infectie. Fraunhofer IZM-onderzoekers richten zich nu op deze applicatie om eerdere infecties met het COVID-19-virus te detecteren, wat kan helpen bij het traceren van de verspreiding van de infectie. Voordat de op grafeenoxide gebaseerde sensoren ingezet kunnen worden voor de detectie van coronavirus antilichamen moet de sensoren geïntegreerd worden in een zogenoemde plastic drager en op betrouwbaarheid getest worden. De onderzoekers verwachten dit binnen een jaar te kunnen realiseren.
Elektrisch geleidend sensorplatform
Het menselijk lichaam vormt moleculen of eiwitten die biomarkers worden genoemd als reactie op een infectie. Leg moleculen vast die op het oppervlak van de op grafeen gebaseerde sensor zijn geplaatst om deze biomarkers te detecteren. Differentiële metingen van de concentratie van biomarkers bepalen of er een infectie aanwezig is.
Sensorplatform sneltest detecteert infecties binnen een kwartier. Het basismateriaal van het sensorplatform is het meest opmerkelijke kenmerk. Grafeenoxide is behalve elektrisch geleidend en biocompatibel ook een zeer betrouwbaar detectie middel. Tot op heden is het alleen in zijn oorspronkelijke vorm, een 2D-monilaag, gebruikt in micro-elektronica. Fraunhofer IZM-onderzoekers passen het nu toe in een 3D-structuur in de vorm van vlokken. Deze 3D-vorm vergroot het meetoppervlak en de nauwkeurigheid van de metingen.
