Isabel Quint auf der Suche nach der Nadel im Heuhaufen...
Warum an der Hochschule Furtwangen eine Doktorandin daran arbeitet, immer gleiche, winzige Löcher herzustellen
„Messung von Molekülen mittels Nanoporen“ – an diesem spannenden Grundlagenthema wird derzeit am Institute of Precision Medicine (IPM) der Hochschule Furtwangen geforscht. Das Prinzip funktioniert ähnlich wie ein Sieb. Doktorandin Isabel Quint bearbeitet winzige Membranen, in die noch winzigere Löcher eingebracht werden. Mit Hilfe dieser Nanoporen soll es möglich sein, Moleküle zu detektieren und zu zählen. Insbesondere für die medizinische Diagnostik wird das Verfahren neue Möglichkeiten eröffnen.
„Wenn es uns gelingt, mit dieser Technik verlässlich reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen, dann könnte dies die herkömmlichen – viel teureren und aufwändigeren – überwiegend chromatografisch-massenspektrometrischen Messverfahren ablösen, mit denen derzeit zum Beispiel in Kliniken gearbeitet wird“, berichtet IPM-Leiter Prof. Dr. Hans-Peter Deigner. Der Gedanke, Moleküle mittels Nanoporen nachzuweisen und zu zählen ist dabei nicht neu. „Theoretisch funktioniert das, in der Fachliteratur findet man vieles dazu“, berichtet Isabel Quint. In die Praxis allerdings wurde das Prinzip bisher jedoch kaum übertragen. Quint kann sich den Prototyp eigentlich schon vorstellen – „einfach nur über einen Zulauf die Probe einbringen, ein paar Sensoren, und dann noch ein kleines Gehäuse ringsrum“ – der Weg dorthin ist allerdings steinig. Die Nanoporen in den fünf mal fünf Millimeter großen Membranen auf Siliziumbasis werden hergestellt, indem man die Plättchen unter größer werdende Spannung setzt. „Bei ungefähr 10 Volt, nach sieben bis acht Minuten, bricht das Ganze an der schwächsten Stelle“, beschreibt Quint. Die genaue Platzierung der kleinen Löcher, die eine Größe von unter 5 nm haben sollen, ist allerdings mit herkömmlichen Methoden schwierig bis unberechenbar. Isabel Quint freut sich deshalb besonders über das neue Elektronenmikroskop „FIB-SEM“ (LINK zum Pressetext), welches die HFU derzeit am Standort Furtwangen in Betrieb nimmt – damit können Oberflächen auf kleinster Ebene beobachtet und bearbeitet werden.
Das Ziel von Doktorandin Quint und Prof. Deigner ist es, Moleküle durch Nanoporen quantitativ nachzuweisen – doch soll das Verfahren generalisierbar sein und auch auf Bakterien oder Viren in Nano-Größenordnung anwendbar. „Derzeit wird in Kliniken manchmal gar nicht so viel getestet, weil herkömmliche Methoden zu teuer sind“, weiß Deigner. Gelingt den Forschenden an der HFU der Übertrag des theoretisch Möglichen in die Praxis, wäre sogar denkbar, das neue Bestimmungsverfahren auch bei Selbsttests, in Arztpraxen oder Diagnostiklaboren einzusetzen. Auch Bakterien oder Viren, deren Größe auch im Nanometerbereich liegen, könnten durch das Verfahren identifizierbar sein. Isabel Quint hat weitere zwei Jahre Zeit für das Thema und ihre Doktorarbeit veranschlagt. Bis dahin freut sie sich über jeden kleinen Erfolg. Quint vergleicht die Anfänge mit der Suche „nach der Nadel im Heuhaufen“ – derzeit arbeitet sie vor allem erst einmal daran, mit gleichem Material reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen.
Die Forschung zur Molekülbestimmung durch Nanoporen ist so vielversprechend, dass die Forschungsarbeiten im Rahmen des Forums Gesundheitsstandort BW vom Land Baden-Württemberg gefördert werden.
