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Grazer ForscherInnen entwickeln optische Nanosensoren zur Herzinfarkt-Früherkennung
Graz (universität) - Neue Erkenntnisse über die Eigenschaften von Licht führen zur Entwicklung
innovativer optischer Technologien, die in zahlreichen Lebensbereichen vielversprechende Möglichkeiten eröffnen
– von der Kommunikation bis hin zur Medizin. 2015, im dem von der UNESCO ausgerufenen „Internationalen Jahr des
Lichts und der lichtbasierten Technologien“, erhalten Forschungen auf diesem Gebiet besondere Aufmerksamkeit. Dazu
zählen auch die bahnbrechenden Arbeiten in der Nano-Optik am Institut für Physik der Karl-Franzens-Universität
Graz. Im Projekt „PP-BioSens“ werden hier winzige Gold-Partikel hergestellt, die aufgrund ihrer optischen Eigenschaften
Proteine nachweisen können, wie sie etwa bei der Herzinfarkt-Früherkennung eine zentrale Rolle spielen.
Das Projekt „PP-BioSens“, das im Rahmen der HTI (Human Technology Interface)-Initiative vom Zukunftsfonds des Landes
Steiermark gefördert wird, führt in Graz WissenschafterInnen der Karl-Franzens-Universität, der
Medizinischen Universität und von Joanneum Research zusammen. Projektleiter ist Ao.Univ.-Prof. Dr. Alfred
Leitner vom Institut für Physik der Karl-Franzens-Universität.
Ein gemeinsames Ziel ist die Entwicklung hochsensibler Biosensoren, die es erlauben, ein erhöhtes Herzinfarkt-Risiko
zu erkennen. Dabei kommt Proteinen, wie beispielsweise Myoglobin, als Biomarker besondere Bedeutung zu. Ihr Vorkommen
im Blut verweist auf die Erkrankung und ermöglicht, sofern es rechtzeitig entdeckt wird, eine frühe Diagnose.
In ihren bisherigen Forschungen konnten die Grazer WissenschafterInnen bereits beachtliche Erfolge erzielen. Am
Institut für Physik der Karl-Franzens-Universität hat Mag. Verena Häfele aus der Arbeitsgruppe Nano-Optik
im Rahmen ihrer Dissertation Gold-Nanopartikel designt und hergestellt, die dank ihrer speziellen optischen Eigenschaften
Licht in Bereiche von nur wenigen Nanometern konzentrieren, was der Größe der gesuchten Proteine entspricht.
Univ.-Doz. Dr. Peter Abuja vom Institut für Pathologie der Medizinischen Universität hat für das
aktuelle Projekt beispielhaft zwei für die Herzinfarkt-Früherkennung relevante Proteine ausgewählt.
Die ChemikerInnen Dr. Sylvia Scheicher und Dr. Stefan Koestler von Joanneum Research überziehen die Nanopartikel
mit einer molekularen Schicht, zu der diese Proteine wie ein Schlüssel ins Schloss passen, sodass sie sich
an diese binden.
Die eingefangenen Proteine verändern die spektrale Zusammensetzung des von den Nanoteilchen gestreuten Lichts.
Verena Häfele hat eine schnelle und zuverlässige Messmethode entwickelt, die es ermöglicht hat,
die Nachweisgrenzen bis hin zur Detektion einzelner Proteine zu verschieben, was die Diagnose von Erkrankungen
bereits in einem sehr frühen Stadium erlauben würde.
Die wissenschaftlichen Grundlagen dafür schufen die Forschungen der Arbeitsgruppe „Nano-Optik“ unter der Leitung
von Ao.Univ.-Prof. Dr. Joachim Krenn. „Wir haben in den letzten Jahren gelernt, diese Nanopartikel herzustellen
und zu charakterisieren. Ihre Anwendung auf die Sensorik ist der logische nächste Schritt“, so Krenn.
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