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Das Unternehmen hofft, im Juni einen COVID-19-Detektor für Kohlenstoffnanoröhren zur Verfügung zu haben

COVID-19-Detektor für Kohlenstoffnanoröhren

Künstlerische Darstellung eines COVID-19-Detektors für Kohlenstoffnanoröhren. Bildnachweis: Zettl Research Group / Berkeley Lab

Wie ein atomar dünnes Gerät zum Biotech-Durchbruch werden kann.

Eine Technologie aus Kohlenstoffnanoröhrensensoren, die vor 20 Jahren von Wissenschaftlern des Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) entdeckt wurde, könnte Gesundheitsdienstleistern eines Tages dabei helfen, Patienten zu testen COVID-19, die durch das Coronavirus verursachte Krankheit SARS-CoV-2.

Als Alex Zettl, Marvin Cohen und ihre Forschungsteams im Berkeley Lab erstmals ultrasensitive Sauerstoffsensoren aus Kohlenstoffnanoröhren demonstrierten – hohle Kohlenstoffdrähte mit Wänden, die nicht dicker als eine sind Atom – Sie stellten sich ein breites Anwendungsspektrum vor, beispielsweise Gasleckdetektoren oder Luft- und Wasserverschmutzungsdetektoren.

Nachfolgende Studien aus Zettls Labor zeigten, dass Kohlenstoffnanoröhren – oder CNTs – auch zum Nachweis von Proteinen oder Kohlenhydraten auf der Ebene einzelner Zellen für biologische und medizinische Anwendungen verwendet werden können. “Die exquisite chemische Empfindlichkeit von CNT hatte dramatische Auswirkungen auf die Biowissenschaften, die der Gesellschaft zugute kommen könnten”, sagte Zettl.

Da Zettl normalerweise atomar dünne Materialien untersucht, die als Nanomaterialien für das Programm „Neuartige sp2-gebundene Materialien und verwandte Nanostrukturen“ des Energieministeriums bekannt sind, ist sein Labor darauf ausgelegt, aufregende neue Experimente in der Quantenphysik zu starten, nicht neue Anwendungen für unternehmerische Startups.

Im Jahr 2000 haben sich Zettl und Cohen, beide leitende Fakultätswissenschaftler in der Abteilung Materialwissenschaften des Berkeley Lab und Physikprofessoren an der UC Berkeley, durch die Gründung des in Emeryville ansässigen Biotech-Unternehmens Nanomix Inc. in die Welt der kommerziellen Ausgründungen verzweigt sitzen im Verwaltungsrat des Unternehmens – Zettl nimmt als Berater und Cohen als Mitglied teil.

Heute ist das Unternehmen eines von vielen US-Unternehmen, die um die FDA Emergency Use Authorization (EUA) kämpfen, um neue Diagnosetests für COVID-19 durchzuführen.

Im vergangenen Monat erhielt das Unternehmen von der Biomedical Advanced Research and Development Authority (BARDA) des Ministeriums für Gesundheit und menschliche Dienste eine Finanzierung in Höhe von ca. 570.000 USD für die Entwicklung von Einwegpatronen, die auf Proteinspuren des Coronavirus – bekannt als Antigene – in Nasentupferproben testen und für Antikörper gegen das Coronavirus in Blutproben.

Auf die Kartuschen geladene Patientenproben werden mit dem Nanomix „eLab“ analysiert, einem Handtestgerät, das das Unternehmen vor mehr als fünf Jahren als Reaktion auf die Ebola-Virus-Epidemie entwickelt hat.

Die Kartuschen basieren auf winzigen Kohlenstoff-Biosensoren, die der bahnbrechenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Technologie der Labors Zettl und Cohen nachempfunden sind, um Coronavirus-Antigene in den frühen Stadien einer aktuellen Infektion nachzuweisen. Darüber hinaus können die Kartuschen auf Antikörper testen, die das Immunsystem als Teil des natürlichen Abwehrmechanismus unseres Körpers gegen eine frühere SARS-CoV-2-Infektion aufbaut. Das Unternehmen gibt an, dass das eLab-System in etwa 15 Minuten Testergebnisse liefern kann.

Wenn das Unternehmen die FDA-Genehmigung für den Notfall erhält, hofft es, im Juni COVID-19-fähige eLab-Produkte für Gesundheitsdienstleister verfügbar zu haben und seine Liefer- und Produktionskapazität auf Hunderttausende von Testkits zu erweitern, sagte Nanomix President und CEO David Ludvigson.

„Die Tatsache, dass meine Forschung so vielen Menschen helfen könnte, ist sehr lohnend. Ich bin froh, dass ich auf diese Weise einen Beitrag leisten konnte “, sagte Zettl.