Projekt an Uni Graz

Goldpartikel sollen helfen, Herzinfarkte früher zu erkennen

(Bild: thinkstockphotos.de (Symbolbild))

Die Früherkennung von Krankheiten kann Leben retten. Um medizinische Diagnosen im Bereich der Herzerkrankungen schon im Anfangsstadium stellen zu können, entwickeln Wissenschaftler der Universität Graz, der Forschungsgesellschaft Joanneum Research und der Medizinischen Universität Graz hochsensible Biosensoren auf der Basis von Gold-Nanopartikeln. Sie machen sich dabei deren besondere optische Eigenschaften zunutze, teilte die Universität am Donnerstag mit.

Biosensoren, zumeist optisch-spektroskopische Sensoren, besitzen ein hohes Potenzial, um Biomoleküle wie Proteine, DNA oder Biopartikel wie Bakterien oder Viren selektiv und mit hoher Sensitivität nachzuweisen. Ausgangspunkt der Grazer Biosensorentwicklung sind Nanopartikel aus Gold: Sie können Licht in Bereiche fokussieren, die nur wenige Nanometer klein sind, erklärte Projektleiter Alfred Leitner vom Institut für Physik der Universität Graz.

Die Grundlagen dazu schufen die Forschungen der dortigen Arbeitsgruppe "Nano-Optik" unter der Leitung von Joachim Krenn. "Wir haben in den vergangenen Jahren gelernt, diese Nanopartikel herzustellen und zu charakterisieren. Ihre Anwendung auf die Sensorik ist der logische nächste Schritt", so Krenn.

Nanopartikel mit Proteinen überzogen
Chemiker von Joanneum Research können die Nanopartikel mit einer molekularen Schicht überziehen, zu der bestimmte Proteine - die bei der Früherkennung von Krankheiten eine entscheidende Rolle spielen - wie ein Schlüssel ins Schloss passen. Im speziellen Fall wurden vom Institut für Pathologie der Med-Uni Graz zwei beispielhafte Proteine ausgewählt, durch deren vermehrtes Vorkommen Rückschlüsse auf ein erhöhtes Herzinfarktrisiko gezogen werden können.

Werden die Proteine von der speziellen Bindungsschicht am Sensor eingefangen, verändert sie die spektrale Zusammensetzung des von den Nanoteilchen gestreuten Lichts. "Ein Effekt, der bereits in ersten Tests als Farbänderung des Lichtfeldes mit freiem Auge sichtbar war", schilderte Leitner.

Partikel mit hoher Messempfindlichkeit
Bisher hat man allerdings noch eine große Menge der nachzuweisenden Proteine verwendet. Da die Nanopartikel aus Gold jedoch imstande sind, Lichtfelder in nanoskopische Dimensionen zu konzentrieren, die den Abmessungen der Proteine entsprechen, kann theoretisch eine sehr hohe Messempfindlichkeit erreicht werden - die Detektion geringster Stoffmengen bis hin zu einzelnen Proteinen. Im aktuellen Projekt sollen die Nanopartikel mit optimierter Lichtkonzentration und entsprechend hoch sensitiver Messtechnik, an deren Entwicklung bereits am Institut für Physik gearbeitet wird, ihre wahre Stärke ausspielen.

Gefördert wird das Forschungsprojekt "PP-BioSens" im Rahmen der Human Technology Interface-Initiative des Zukunftsfonds des Landes Steiermark. Interessant ist das Projekt nicht nur für die Medizin. Das Messprinzip sei nicht auf die Biosensorik beschränkt, sondern lasse sich generell zum Nachweis geringster Stoffmengen - zum Beispiel auch in der Umweltanalytik zur Feststellung von Schadstoffen - einsetzen, hieß es vonseiten der Uni Graz.