VarioPore

Das Forschungsvorhaben zielt auf die Entwicklung einer empfindlichen, auf Nanoporen basierenden Sensorik zur markierungsfreien Detektion mit Einzelmolekül-Empfindlichkeit und Quantifizierung von Infektionserregern (z. B. Borrelia) sowie weiterer Marker (z. B. Oberflächenantigene) zur Diagnose von Infektionskrankheiten ab.  An der HFU werden die Nanoporen mit Auswerteelektronik und KI-basierter Analysesoftware zu einem Gesamtsystem fusioniert und evaluiert. Hierbei handelt es sich um kleine Löcher in einer biologischen oder künstlichen Membran, die oft durch Proteine wie beispielsweise Alpha-Hämolysin erzeugt oder künstlich hergestellt werden. Durch die Nanopore wird ein Stromfluss eingeprägt, der unterbrochen wird, wenn sich ein Molekül durch die Pore bewegt. Die gezielte Unterbrechung des Stromflusses erlaubt die Detektion und Analyse der Moleküle. Die Herstellung der dünnen keramischen Membranen erfolgt mittels Ultrakurzpuls-Laserbearbeitung. Im Anschluss erfolgt die Funktionalisierung der Oberfläche, wodurch beispielsweise die Fließrichtung von Flüssigkeiten vorherbestimmbar wird. Die Membranen werden mittels Focused Ion Beam Milling (FIB) mit Nanoporen versehen. Neben den klassischen Detektionsmethoden wie immunologischen Assays (z. B. ELISA), die hauptsächlich laborgestützt, teuer und zeitaufwendig sind, können Nanoporen-basierte Methoden eine kostengünstige Point-of-Care (PoC)-Überwachung in Echtzeit ermöglichen. Ein weiteres potenzielles Einsatzgebiet stellt die Detektion von Kontaminationen, beispielsweise in Gewässern, mittels Nanoporen dar.