RUBIN - SNiPoCC - VP1: Steigerung der Sensitivität und Erweiterung des Analytportfolios von POC-Tests (AnaPOC); TP1: Spektrale Auswerteverfahren für die Spurenanalytik

Abstract

Im Rahmen des RUBIN-Verbundvorhabens SNiPoCC wurde ein Teilprojekt zur Entwicklung quantitativer, digital auswertbarer Point-of-Care-Testsysteme durchgeführt. Ziel war die methodische und technologische Weiterentwicklung von Lateral-Flow-Tests (LFTs) und papierbasierten analytischen Tests (PADs) für die veterinärmedizinische Diagnostik. Hierfür wurden eine Raman-basierte Linienfokus-Auslesetechnik mit homogenisiertem Strahlprofil sowie ein kamerabasiertes photometrisches Auslesesystem entwickelt. Zur Quantifizierung wurden automatisierte spektrale und bildanalytische Auswerteverfahren implementiert, einschließlich eines eigenständig entwickelten Softwaremoduls für nichtlineare (quadratische) Regression mit integrierter Fehlerrechnung. Ergänzend wurde die Eignung der Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) zur elementanalytischen Auswertung papierbasierter Testsysteme und LFTs untersucht. Es konnten funktionsfähige Demonstratoren realisiert und die prinzipielle quantitative Auswertbarkeit der Systeme gezeigt werden. Die Ergebnisse bilden eine belastbare Grundlage für zukünftige multiparametrische, digitalisierte Schnelltestsysteme. Ergänzend wurde ein modular aufgebautes Lehrkonzept mit Bausatz und Erklärvideo entwickelt, das die molekularen Grundlagen immunochromatographischer Schnelltests handlungsorientiert vermittelt und den Transfer der Projektergebnisse in Schule und Hochschule unterstützt. Within the RUBIN innovation cluster SNiPoCC, a subproject was carried out to develop quantitative and digitally readable point-of-care test systems. The objective was the methodological and technological advancement of lateral flow tests (LFTs) and paper-based analytical devices (PADs) for veterinary diagnostics. A Raman-based line-focus readout system with homogenized beam profile and a camera-based photometric detection unit were developed. Automated spectral and image-based data processing algorithms were implemented, including a dedicated software module for nonlinear (quadratic) regression with integrated uncertainty calculation. In addition, the suitability of laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) for elemental analysis of paper-based test systems and LFTs was investigated. Functional demonstrators were realized, and the fundamental feasibility of quantitative evaluation was demonstrated. The results provide a robust foundation for future multiparametric and digitally integrated rapid diagnostic systems. In addition, a modular teaching concept including a hands-on test kit and explanatory video was developed to convey the molecular principles of immunochromatographic rapid tests and to facilitate knowledge transfer to schools and higher education.