Verbundprojekt: "Molekulares mikrofluidisches Point of care-System für die Schnelldiagnostik viraler Infektionen"; Teilprojekt: "Erforschung eines lab-on-a-chip-Systems und Validierung des PoC-Diagnostik-Systems"; Förderprogramm: TUNGER 2+2

Abstract

Das (Wieder-) Auftreten viraler Infektionskrankheiten stellt eine ernsthafte Bedrohung für die globale öffentliche Gesundheit dar. Immer wieder verzeichnet die WHO durch Viren verursachte Epidemien oder Pandemien, beispielsweise SARS (2002-2003), MERS (2012) und COVID-19 (seit 2019). Virusinfektionen sind schwierig zu behandeln, weisen mitunter schwere Verläufe auf, die sogar zum Tod des Patienten führen können, und bedeuten somit auch eine enorme finanzielle Belastung für den Gesundheitssektor. Es besteht daher der dringende Bedarf, pathogene Viren frühzeitig zu erkennen und zu identifizieren, sowie ihr (Wieder-) Auftreten in der Umwelt und Bevölkerung zu überwachen. Aktuell basiert die Identifizierung pathogener Viren auf der Analyse ihres Erbgutes, ihrer Morphologie und den spezifischen Krankheitssymptomen der Patienten. Die Untersuchung des genetischen Materials erfolgt dabei mittels Polymerase-Kettenreaktion (PCR) für DNA-Viren bzw. Reverse Transkriptase-PCR (RT-PCR) für RNA-Viren. Eine PCR ist jedoch zeitaufwendig, erfordert eine umfangreiche Probenvorbereitung und hochqualifiziertes Laborpersonal. Zudem werden eine ausgeklügelte Infrastruktur sowie teure Laborgeräte benötigt, die besonders Entwicklungsländer vor finanzielle Hürden stellen. In diesem Verbundprojekt wurde die Erarbeitung eines kostengünstigen, portablen Point-of-Care-Diagnostiksystems zur elektrochemischen Detektion pathogener RNA-Viren (zunächst am Beispiel von SARS-CoV-2) angestrebt. Die Aufgabe der nal von minden GmbH bestand in der Erstellung der Spezifikation und der Ausarbeitung des lab on a chip-Systems in Zusammenarbeit mit den Partnern sowie der Validierung des Systems durch Laborversuche. Es konnte ein lab on a chip-Konzept erstellt werden und die grundsätzliche Funktionalität der technischen und analytischen Komponenten bestätigt werden. Es wurden Studienprotokolle zur analytischen Performance, zur Gebrauchstauglichkeit, In-Use Stabilität und Robustheit des Testprotokolls sowie zur Untersuchung von nativem Probenmaterial angefertigt. Die Untersuchungen wurden vorbereitet, konnten aber nicht final durchgeführt werden, da die Herstellung von robusten Labormustern für den Biosensor-Chip sowie für die Herstellung einer integrierten Auswerteeinheit nicht gelungen ist.