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Entwicklung einer Plattform für hochempfindliche Detektion von Atemwegsinfektionen bei Kindern

Physikochemiker Prof. Dr. Andrey Turchanin an europäischem Großprojekt beteiligt
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07.10.2015
Schematische Darstellung des PoC-ID-Gerätes. Foto: © PoC-ID Project, 2015-2018 Schematische Darstellung des PoC-ID-Gerätes.
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Ziel eines neuen EU-Projektes ist es, eine miniaturisierte Point-of-Care-Diagnostik-Technologie zu entwickeln und sie für Mediziner und Patienten verfügbar zu machen. Dieses PoC-ID-Projekt bündelt das Expertenwissen von 13 akademischen und industriellen Partnern aus sieben europäischen Ländern, um eine schnelle und hochempfindliche Diagnostik zu entwickeln, die zur Verbesserung der Behandlung von Infektionskrankheiten führen soll. Als Prototyp soll eine benutzerfreundliche Point-of-Care (PoC) Plattform entwickelt werden, die den schnellen Nachweis von viralen Infektionen der Atemwege (Respiratorische Synzytial-Virus-Infektionen, RSV), eine der Hauptursachen für Infektionskrankheiten bei Kindern, ermöglicht.

RSV ist die häufigste Ursache von akuten Infektionen der unteren Atemwege (ALRI) bei Kindern. Es wird geschätzt, dass es jährlich 253.000 RSV-Todesfälle gibt, vor allem in Entwicklungsländern, und diese machen bis zu 6,7 % der Sterblichkeit von Kindern im Alter von unter einem Jahr weltweit aus. RSV gelten damit als die zweitgefährlichste Todesursache im Kindesalter. Ferner werden RSV-Infektionen bei Kindern mit einem erhöhten Risiko für die Entwicklung von Asthma im späteren Leben in Zusammenhang gebracht. Jeder Fortschritt in der RSV-Erkennung, in der klinischen Diagnose und in der Kostenreduzierung für die Diagnose und Behandlung hat erhebliche positive Auswirkungen auf die weltweiten Gesundheitssysteme.


Nachweis von Biomarkern für Wirt und Pathogen in der gleichen Probe kombinieren

Das künftige PoC-ID-Gerät soll es ermöglichen, den Nachweis von Biomarkern für Wirt und Pathogen in der gleichen Probe zu kombinieren, was zu einer schnellen, günstigen und genauen Diagnose und damit nahezu zur Prognose in Echtzeit führen soll. Unterstützt durch die Multi-Parameter-Analyse können die Sensoren die medizinische Entscheidung für die Auswahl der besten Behandlungsstrategie ermöglichen: Krankenhausaufenthalt, Antibiotika-Behandlung, unterstützende Pflege oder abwarten und beobachten. Die PoC-ID-Plattform kann, so die Hoffnungen der Partner, auch für die Überwachung des Krankheitsverlaufs verwendet werden und soll außerdem die Entwicklung von neuen therapeutischen und prophylaktischen Medikamenten für RSV-Infektion unterstützen.

Das technische Konzept basiert auf einer Kombination von innovativen RNA-Oligonukleotid-Fängermolekülen (Aptamere) und zwei neuen hochempfindlichen Sensorkonzepten: einem biologisch-aktiven Graphen-Feldeffekttransistor (BioGrFET) und einem mikroelektromechanischen Bauelement (BioMEMS). Dadurch soll eine verbesserte Leistung in Bezug auf Stabilität, Sensitivität und Selektivität erreicht werden. Neuartige Kohlenstoffnanomembranen werden zur Funktionalisierung verwendet, um die Fängermoleküle auf der Biosensoroberfläche zu binden. Durch die Integration von Sensoren, Ausleseelektronik und Mikrofluidik in eine benutzerfreundliche Point-of-Care-Plattform werden große Fortschritte bei Benutzerfreundlichkeit und Geschwindigkeit der Datenanalyse erwartet. Die Kosten der neuen Einweg-Sensoren können bei hohen Stückzahlen dank Einsatz moderner Mikroelektronikfertigung drastisch reduziert werden. Alle im Projekt entwickelten Komponenten werden als Mehrzweckmodule entworfen. Dadurch kann die neue PoC-Plattform-Technologie einfach an die Vielfalt zukünftiger diagnostischer Anforderungen angepasst werden.

In diesem europäischen Projekt wird die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Andrey Turchanin am Institut für Physikalische Chemie der Universität Jena federführend die Entwicklung der BioGrFET basierten Nanosensoren übernehmen. Seine Forschung konzentriert sich auf materialwissenschaftliche Fragestellungen zu den konstituierenden Bestandteilen: Kohlenstoffnanomembranen und Graphen, die Herstellung von BioGrFETs und ihre Funktionstests in PoC-Geräten.

Kontakt:
Prof. Dr. Andrey Turchanin
Institut für Physikalische Chemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Gruppe für Angewandte Physikalische Chemie und Molekulare Nanotechnologie
Lessingstraße 10
07743 Jena
Tel.: 03641 / 948370
E-Mail: a

Offizielle Informationen über das Projekt:
PoC-ID ist ein Forschungs- und Innovations-Projekt der Europäischen Union im Rahmen des Programms Horizont 2020. Finanzierungsvereinbarung: 634.415.
Web: www.poc-id.eu

 

 

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