Sensor mit Nano-Design reinigt sich selbst
Blacksburg – Forscher unter Beteiligung der Virginia Tech haben einen sich selbst reinigenden Biosensor entwickelt, nachdem dieser von biologischem Material wie Blut bedeckt wurde. Stoffe wie diese machen herkömmliche Sensoren normalerweise funktionsunfähig. Die Technologie könnte künftig eine Live-Überwachung chronischer Wunden und Infektionen ermöglichen.
Für intelligente Wundverbände
«Unser selbstregenerierender Sensor ebnet den Weg für intelligente Wundverbände und klinische Diagnosewerkzeuge, die frühe Anzeichen einer Infektion erkennen und eine rechtzeitige, personalisierte Behandlung unterstützen können», unterstreicht Wei Zhou von der Virginia Tech. Details sind in der «Fachzeitschrift Advanced Science» veröffentlicht.
Der revolutionäre Sensor ist weich, im Nanomassstab mit winzigen Vertiefungen von weniger als zehn Nanometern Breite versehen und etwa 5.000 Mal dünner als ein menschliches Haar. Das Team hat den Sensor so konstruiert, dass seine Sensormulden bei Bestrahlung mit Ultrakurzpulslasern mikroskopisch kleine Kavitationsblasen erzeugen.
Diese Blasen entwickeln lokal begrenzte Wärme, welche die angesammelten Proteine und andere biologische Stoffe schonend ablöst und so die Funktionsfähigkeit des Sensors erhält. In Versuchen wurde der Sensor 24 Stunden lang menschlichem Blutserum ausgesetzt. Anschliessend gewann er seine Empfindlichkeit erfolgreich zurück und wies Pyocyanin nach.
Erfolgreiche 24-Stunden-Tests
Auch nach mehreren Regenerationszyklen arbeitete der Sensor zuverlässig und überwachte 24 Stunden lang molekulare Veränderungen in Wundmodellen, die auf das Fortschreiten einer Erkrankung hindeuten. Obwohl sich die Studie auf chronische Wundinfektionen konzentriert hat, sehen die Wissenschaftler deutlich weiterreichende Einsatzmöglichkeiten.
«Unser Ansatz besitzt grosses Potenzial überall dort, wo eine langfristige Überwachung erforderlich ist. Die Selbstreinigungsfunktion macht den Einsatz auch in der Umweltüberwachung praktikabel. So könnte die Technologie dazu beitragen, die Sicherheit von Trink- und Brauchwasser zu gewährleisten», sagt Zhous Kollege Peter Vikesland. (pte/mc/ps)
