Virusdetektor auf einem Siliziumchip

Eine der Ideen stammt von Niklas Hoppe, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Elektrische und Optische Nachrichtentechnik. Er möchte ein Gerät entwickeln, das Virenpartikel in der Raumluft erkennen kann. Es könnte in einer Klimaanlage enthalten sein und beispielsweise in Krankenhäusern oder Supermärkten die Menschen warnen, wenn sich eine bestimmte Menge gefährlicher Partikel in der Luft befinden. Als Hoppe die Idee vor einigen Wochen kam, dachte er zuerst, ein solches System sei nicht umzusetzen. Doch dann las er einen Artikel über ein Atemdetektorsystem, das in Polen entwickelt wurde: eine Art Alkoholtest für Coronaviren. „Die Forschenden in Polen arbeiten mit Streuspektroskopie, aber das genaue Verfahren ist geheim“, erzählt der Wissenschaftler.

Davon lies Hoppe sich nicht entmutigen und recherchierte weiter, bis er auf einen Nature-Artikel stieß, in dem erklärt wird, wie Forschende die Raman-Spektroskopie nutzen, um Speichel zu analysieren. Normalerweise werden solche Tests mit großen Geräten durchgeführt. Hoppe und sein Team wollen das System kompakt auf einem Siliziumchip unterbringen. „Auch unser System basiert auf der Raman-Spektroskopie. Bei der Methode regt man mit Licht Molekülschwingungsmoden an. Wir installieren auf dem Chip einen kleinen Wellenleiter, durch den das Licht hindurchgeht und die Moleküle darüber anregt. Dabei setzen wir zwei verschiedene Lichtwellenlängen ein. Das Licht wechselwirkt mit den Molekülen“, erklärt Hoppe.

Durch die Wechselwirkung verändert sich die Lichtfarbe oder das Licht wird heller und dunkler. Das kann der Forscher dann messen und detektieren. In dem Nature-Artikel steht, dass es eine Charakteristik gibt, die durch das Coronavirus ausgelöst wird. Wenn der Chip diese Charakteristik erkennt, könne man daraus schließen, ob das Virus in der Raumluft enthalten ist. Hoppe und sein Team arbeiten daran, die Raman-Spektroskopie auf dem Chip umzusetzen. Um seine Idee mit den Raumfiltern weiterzuentwickeln, müsste er mit verschiedenen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus vielen Disziplinen zusammenarbeiten. „Viren und schädliche Substanzen haben wir nicht verwendet, um sie zu analysieren“, sagt er. „Wir müssten mit Virologen zusammenarbeiten, um das im nächsten Schritt auszuprobieren.“ Der Nachwuchswissenschaftler schätzt die Umsetzungsdauer eines solchen Projekts auf zwei bis drei Jahre. Aber auch wenn das Ziel nicht schnell erreicht werden könne, sei jeder Schritt ein bedeutender Schritt nach vorne, meint er.