Leuchtende Vorsorge
Gold-Nanopartikel helfen bei der Herzinfarkt-Früherkennung.
Im von der UNESCO ausgerufenen „Internationalen Jahr des Lichts und der lichtbasierten Technologien“ erhalten Forschungen auf diesem Gebiet besondere Aufmerksamkeit. Dazu zählen auch die 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 Rolle spielen.
Abb.: Stefan Köstler (Joanneum Research), Joachim Krenn, Verena Häfele, Alfred Leitner (Uni Graz), Peter Abuja (Med Uni Graz, v.l.; Bild: Pichler/U. Graz)
Das Projekt „PP-BioSens“, das im Rahmen der HTI (Human Technology Interface)-Initiative vom Zukunftsfonds des Landes Steiermark gefördert wird, führt in Graz Wissenschafter der Karl-Franzens-Universität, der Medizinischen Universität und von Joanneum Research zusammen. Projektleiter ist Alfred Leitner vom Institut für Physik der Karl-Franzens-Universität. Ein gemeinsames Ziel ist die Entwicklung hochsensibler Biosensoren, die es erlauben, einen Herzinfarkt schnell und sicher nachzuweisen. 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.
Verena Häfele aus der Arbeitsgruppe Nano-Optik hat 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. Peter Abuja vom Institut für Pathologie der Medizinischen Universität hat für das aktuelle Projekt beispielhaft zwei für die Herzinfarkt-Früherkennung relevante Proteine ausgewählt. Der Chemiker Stefan Koestler und sein Team 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 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.
U. Graz / DE
