Innovation: Studenten entwickeln App, die 50.000-Dollar-Labor ersetzt

Innovation: Studenten entwickeln App, die 50.000-Dollar-Labor ersetzt

von Markus Okur

US-Studenten entwickeln Smartphone-App, die Gifte kostengünstig nachweist - vor allem dort, wo Labore fehlen.

Man stelle sich einmal Gegenden vor, in denen auf 10.000 Einwohner nur ein einziger Arzt kommt, in denen Erkrankte mit ihren Angehörigen oft tagelange Märsche unternehmen müssen, um zu einer Krankenstation mit funktionsfähigem Labor zu gelangen. Das muss bald nicht mehr sein.

Ein schönes Beispiel, wie mobile Technologie die Gesundheitsversorgung zukünftig weltweit verbessern kann, kommt von Forschern an der Universität Illinois: Dort wurde ein Spektrometer und eine dazugehörige App entwickelt, die mit der Kamera und der Rechenkraft eines Smartphones Gifte, Proteine, Bakterien und Viren aufspürt. Mit diesem Westentaschenlabor könnten somit fernab der Zivilisation Schnelltests durchgeführt werden, um Krankheitserreger zuverlässig zu identifizieren.

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Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig: Biodaten mit so geringen Mitteln zu erfassen, würde beispielsweise auch Trinkwasseruntersuchungen an Ort und Stelle  ermöglichen – zusammen mit den GPS-Daten des Smartphones ließe sich eine Onlinekarte erstellen, die die Ausbreitung von Kranheitserregern in Echtzeit darstellt. Auch medizinische Tests auf Tuberkulose, Malaria, HIV/AIDS, die Schlafkrankheit oder Lebensmitteltests innerhalb einer Lieferkette sind durch diese Erfindung ohne Verzögerung, ortsunhabhängig, flexibel und kostengünstiger durchführbar.

Der Leiter des Forschungsteams, Brian T. Cunningham, Professor für Elektroingeneurwesen, beschreibt sein Projekt so: "Viele medizinische Diagnosen lassen sich durch den Einsatz von Smartphones sehr kostengünstig und nicht-invasiv stellen. Wir können mit unserem Gerät auf molekularer Ebene Dinge entdecken wie Krankheitserreger, Biomarker oder DNA – dies war bislang nur in großen Labors unter großem Kostenaufwand und großen Mengen an abgenommenen Blut möglich."

Lichtfarbe zeigt Krankheiten anDas Gerät ist folgendermaßen aufgebaut: Ein Gestell, in das das Smartphone eingespannt wird, enthält eine Reihe an optischen Komponenten – zum Beispiel Linsen und Filter – wie man sie auch in gewöhnlichen, aber viel teureren Laborgeräten findet. Das Herz des Biosensors ist ein sogenannter photonischer Kristall. Diesen Kristall kann man sich als eine Art Spiegel vorstellen, der ausschließlich eine Wellenlänge des Lichts reflektiert, während der Rest des Spektrums durch ihn hindurch geht. Sobald sich ein biologischer Bestandteil an ihn heftet – also Proteine, Zellen, Krankheitserreger oder DNA – ändert sich die Farbe des reflektierten Lichts von einer kürzeren zu einer längeren Wellenlänge.

Der gesamte Test nimmt nur einige Minuten in Anspruch, und obwohl das benötigte Gestell nur etwa 200 Dollar kostet, sollen die Ergebnisse so akkurat wie die eines 50.000 Dollar Spektrophotometers im Labor sein. Ideal also für den Einsatz in Entwicklungsländern.

Schon jetzt existiert eine iOS-Version der App, doch schon bald wird auch die Entwicklung der Android-Version abgeschlossen sein. Die Biosensor-Gestelle sollen 2014 frei erhältlich sein. Da die Zulassung als Medizinprodukt jedoch sehr lange dauert, wird das Gerät wahrscheinlich zunächst für den  Nachweis von Giftrückständen in Getreide oder Sojabohnen zur Marktreife entwickelt.

Interessant ist das Gerät nicht nur für Laboranten, Ärzte oder Forscher – auch im Bildungsbereich könnte das Spektrometer ganze Biologie-Klassenräume begeistern.

Hier wird das System im Video erklärt:



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