Biosensor erkennt Medikamenten-Überdosierung

Gerät für Rettungsdienste und Unfallambulanzen liefert Ergebnisse in Minuten

Forscher der University of Surrey entwickeln zurzeit einen Biosensor, der in weniger als zehn Minuten feststellen kann, welche spezfische Substanz sich im Blut eines Patienten befindet. Das Gerät soll vor allem Rettungsdiensten und Unfallambulanzen helfen, eine Überdosis von eingenommenen Medikamenten wie Paracetamol rascher zu erfassen. Derzeit erfolgt der Nachweis in einer teuren und zeitaufwändigen Untersuchung von zwei bis drei Stunden im Routine-Labor.

„Der Sensor ist tragbar und kann aufgrund seiner einfachen Bedienung auch von unerfahrenem Personal verwendet werden“, erklärte Sub Reddy von der University of Surrey, dessen Forschung vom Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) finanziert wird. Pilotprojekt ist vorerst der Paracetamol-Sensor, dem eine Reihe weiterer „Überdosierungs“-Sensoren wie z.B. für Alkohol oder Antidepressiva folgen soll. Einsatzmöglichkeit sieht Reddy auch für die Glukose- oder Kreatinin-Messung.

Kernstück des Sensors ist ein scheibenförmiger Quarz-Kristall mit einem Durchmesser von einem Zentimeter und einer Dicke von 0,2 Millimeter. „Wird ein Wechselstromfeld angebracht, vibriert der Kristall ähnlich wie bei einem Erdbeben in Nano-Dimension von einer Seite zur anderen. Er vibriert zehn Mio. Mal pro Sekunde mit einer Amplitude eines Bruchteils eines Nanometers“, erklärte Reddy. Der Kristall oszilliert selbst dann, wenn er in Flüssigkeit getaucht wird. Bleibt eine Substanz an der Kristalloberfläche haften bzw. wird dessen Viskosität oder Elastizität geändert, hat dies auch Auswirkung auf die Frequenz, mit der der Kristall vibriert.

Das Konzept des Biosensors umfasst eine kleine Reaktionskammer über der Kristalloberfläche. Wird z.B. nun eine Blutprobe in die Kammer übertragen, finden dort chemische Reaktionen statt, die zu spezifischen Molekülen wie etwa Cholesterin führen. Dieses Produkt heftet sich an die Oberfläche des Kristalls und ändert die Oszillations-Frequenz. Da die chemischen Reaktionen hochspezifisch sind, stören andere Substanzen in der Probe den Prozess nicht. Im nächsten Schritt will das Forscherteam das System verfeinern und Membrane über die Quarz-Obefläche legen. Die Membrane „filtern“ verunreinigende Molekülarten „aus“ und verbessern die Messergebnisse. Die Suche nach Kooperationspartnern aus der Industrie ist bereits im Gange.