07:39 27 Oktober 2020
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    Einen superempfindlichen Sensor, der selbst minimale Konzentrationen von allen möglichen Viren in der Luft entdecken kann, haben Experten der Nationalen nuklearen Forschungsuniversität MEPhI entwickelt.

    Dieses System ist sehr kompakt, wesentlich präziser als andere Geräte dieser Art und kann sich damit als optimales Mittel zur Schnell-Diagnostizierung an Orten erweisen, wo sich größere Menschenmengen versammeln. Das teilte der Pressedienst der Universität mit.

    Bei den jüngsten staatlichen Tests des von MEPhI-Forschern entwickelten Detektors Trigger-BIO wurde die maximal mögliche Empfindlichkeit gemessen: Innerhalb von einer bzw. zwei Sekunden kann das Gerät ein Virus entdecken, dessen Konzentration in der Luft lediglich zehn bis 20 Teilchen pro Liter beträgt.

    Laut seinen Entwicklern kann das Gerät sehr präzise Beimischungen aussondern und biogene Sprühmittel aller möglichen Typen (Viren, Bakterien, Bakteriengifte) erkennen. Die MEPhI-Experten sind sicher, dass dank diesen Geräten Reihenuntersuchungen von Fahrgästen in öffentlichen Verkehrsmitteln sowie an Orten organisiert werden könnten, wo sich größere Menschenmengen versammeln. Dadurch könnte die Sicherheit von zivilen und militärischen Objekten wesentlich erhöht werden.

    „Die Entdeckung und Identifizierung von biologischen Krankheitserregern erfolgt innerhalb des Geräts durch Fluoreszenzanalyse der zwei wichtigsten Bio-Aerosol-Fluorogene: Tryptophan und Nicotinamidadenindinukleotid. Der jeweilige Stoff wird untersucht, indem die Luft durch den Untersuchungspfad innerhalb des Geräts gepumpt und mit lichtemittierenden Dioden bestrahlt wird, deren Wellenlänge 280 und 365 Nanometer beträgt“, erläuterte der Dozent der Abteilung für Nanotechnologien in der Elektronik, Spintronik und Photonik der MEPhI-Universität, Gennadi Kotkowski.

    Die Luft wird nach seinen Worten mit einer Geschwindigkeit von 27 Litern pro Minute durch das Gerät gepumpt. Die Geschwindigkeit und der Umfang des Luftstroms ermöglichen es, das Fluoreszenzsignal von jedem Bio-Aerosol-Teilchen zu registrieren, das in den Strahlungsbereich gerät.

    „Die Analyse erfolgt in drei Spektralbereichen sowie im Lichtzerstreuungskanal, wobei nichtorganische Beimischungen ausgesondert werden“, so der Experte Kotkowski weiter. „Dank der Korrelationsanalyse entsteht von jedem bestrahlten Teilchen bei der Photonenzählung ein entsprechendes Signal, das mit Mustern von Krankheitserregern im Speicher des Geräts verglichen wird.“

    Das Besondere an dem Gerät sei, dass darin gleich zwei Erregungsquellen verwendet werden, so dass die Schwelle für die Entdeckung von Krankheitserregern gesenkt und die Genauigkeit ihrer Identifizierung erhört wird. Zum ersten Mal in Russland wurde in einem solchen Gerät die Methode zum Zählen von einzelnen Photonen verwendet. Den Forschern zufolge wird dadurch die Empfindlichkeit des Geräts mindestens um das Zehnfache erhöht.

    Der Sensor Trigger-BIO ist um ein Mehrfaches kleiner und leichter als andere Geräte dieser Art: Es wiegt nur fünf Kilogramm ohne Akku und sechseinhalb Kilogramm mit Akku.

    Das Gerät wurde im Auftrag des russischen Gesundheitsministeriums entwickelt und von Fachkräften des Nationalen Gamaleja-Forschungszentrums für Epidemiologie und Mikrobiologie getestet.

    Aktuell beginnt der Testbetrieb des Geräts unter Realbedingungen. Gleichzeitig soll eine Datenbank von spektralen „Abdrücken“ von Krankheitserregern gebildet werden, damit sie später effizient identifiziert werden können.

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