Forscher entwickelt einminütigen Coronavirus-Test

COVID-19-Proben können mit einem einfachen Atemtest oder Rachen- und Nasenabstrichen entnommen werden

15.05.2020 - Israel

Prof. Gabby Sarusi von der Ben-Gurion University of the Negev hat einen Test entwickelt und validiert ihn jetzt, der Träger des COVID-19-Virus in weniger als einer Minute mit einer Genauigkeit von mehr als 90% und zu einem dramatisch niedrigeren Preis als jede andere verfügbare Methode identifiziert. Klinische Versuche in Zusammenarbeit mit dem Verteidigungsministerium an mehr als 120 Israelis hatten im Vergleich zu Polymerase-Kettenreaktionstests (PCR) eine Erfolgsrate von über 90%. Im Rahmen der laufenden Studien soll festgestellt werden, ob der Test das spezifische Stadium der COVID-19-Infektion sowie deren Vorhandensein identifizieren kann.

"Gleich zu Beginn der Versuche erhielten wir statistisch signifikante Ergebnisse im Einklang mit unseren Simulationen und PCR-Tests", sagt Prof. Sarusi, stellvertretender Forschungsleiter an der Fakultät für Elektrotechnik und Informatik und Fakultätsmitglied der Elektro-Optischen Technik an der BGU.

"Wir setzen die klinischen Studien fort und werden Proben von COVID-19-Patienten mit Proben von Patienten mit anderen Krankheiten vergleichen, um festzustellen, ob wir die verschiedenen Stadien der COVID-19-Infektion identifizieren können", so Sarusi.

Prof. Sarusi entwickelte seinen Chip im Rahmen der Coronavirus Task Force der BGU, die von BGU-Präsident Prof. Daniel Chamovitz initiiert wurde, um die Ressourcen und den Einfallsreichtum der Universität zu nutzen, um die unzähligen Aspekte der Pandemie in den Griff zu bekommen.

Wie funktioniert der Test?

Partikel von einem einfachen Atemtest oder von Hals- und Nasenabstrichen, wie sie derzeit bereits für andere Tests verwendet werden, werden auf einen Chip mit einer dichten Anordnung von Metamaterial-Sensoren aufgebracht, der speziell für diesen Zweck entwickelt wurde. Das System analysiert dann die biologische Probe und liefert über ein mit einer Wolke verbundenes System innerhalb einer Minute ein genaues positives/negatives Ergebnis. Das Point-of-Care-Gerät erstellt automatisch eine Sicherungskopie der Ergebnisse in einer Datenbank, die von den Behörden gemeinsam genutzt werden kann, wodurch es einfacher denn je wird, den Verlauf des Virus zu verfolgen sowie Patienten einzuteilen und zu behandeln.

Die neue Methode basiert auf der Veränderung der Resonanz im THz-Spektralbereich, die vom Coronavirus durch eine am Gerät durchgeführte THz-Spektroskopie hervorgerufen wird. Dieser Spektralbereich wurde in den letzten Jahrzehnten für die schnelle Detektion und Identifizierung biologischer Proben genutzt.

"Wir haben uns gefragt, da dieses Virus in seiner Größe und seinen elektrischen Eigenschaften einem Nanopartikel oder Quantenpunkt mit einem Durchmesser zwischen 100 nm und 140 nm gleicht, können wir es mit Methoden aus der Physik, Photonik und Elektrotechnik nachweisen", so Prof. Sarusi. "Wir haben festgestellt, dass die Antwort ja ist, dieses Virus schwingt in der THz-Frequenz mit, und die Spektroskopie in diesen Frequenzen zeigt es sofort an".

Die Herstellung jedes Testkits würde zwischen fünfzig und hundert Dollar kosten, was weit weniger als die derzeitigen Labortests ist. Da der Test nicht biochemischer, sondern elektrooptischer Natur ist, ist er zudem unempfindlich gegenüber Umweltfaktoren, die die Ergebnisse der derzeitigen Testmethoden beeinflussen können.

Wie unterscheidet es sich von den aktuellen Tests?

Die derzeitigen Coronavirus-Testkits basieren auf der Amplifikation und Identifizierung der viralen RNA-Sequenzen und sind daher auf kostspielige Reagenzien und biochemische Reaktionen angewiesen. Darüber hinaus benötigen diese PCR-basierten Kits Stunden und in vielen Fällen Tage, um Ergebnisse zu liefern, und erfordern einen logistisch komplizierten Versand und Umgang mit empfindlichen und infektiösen biologischen Proben.

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