Multiplex-Detektionssystem zum Nachweis von Viren auf Basis von Graphen-Feldeffekttransistoren

Im Projekt ViroGraph wurde zur Entwicklung eines mobilen mehrkanaligen hochsensitiven und hochselektiven Sensorsystems geforscht. Es wurde gezeigt, dass ein speziell optimierter graphenbasierter Sensor durch spezielle Fängermoleküle so modifiziert werden kann, dass spezifische Analyt-Konzentrationen im femtomolaren Bereich detektiert werden können. Dies wird durch den Einsatz verschiedener speziell entwickelter Assays zur spezifischen Bindung von Antigenen, RNA und Antikörpern des SARS-CoV-2-Virus in Kombination mit einer mehrkanaligen Elektronik zur parallelen Erfassung der Sensorparameter möglich. Durch die Beschichtung der Graphenoberfläche mit N3-CNM wurde ein definiertes Interface zur Immobilisierung von Fängermolekülen etabliert. Die Kombination aus Kontakteinheit und Flusszelle erlaubt eine kosten- und zeiteffiziente Untersuchung. Für die Realisierung der Multiplex-Funktionalität wurde eine Mehrkanal-Sensorelektronik entwickelt. Weiterhin wurden verschiedene Assays zum Nachweis von SARS-CoV-2 entwickelt. Die erreichte Nachweisgrenze ist dabei so gering, dass es möglich erscheint auf eine Amplifikation zum Nachweis des Virusgenoms zu verzichten. Ein Nachweis ohne Amplifikation direkt aus einer Abstrichprobe würde im PoC-Bereich einen entscheidenden Geschwindigkeitsvorteil bringen. Aktuell würde das System mit Nachweismethoden wie einer RT-LAMP konkurrieren, die bspw. im LUCIRA® System von Pfizer innerhalb von 30 Minuten zwischen Covid, Influenza A und Influenza B unterscheiden kann. Die Übertragung der Ergebnisse zum Nachweis anderer Viruserkrankungen oder auch zur Feststellung anderer Infektionskrankheiten ist möglich, so dass ein breites Anwendungsspektrum besteht.