{"id":295039,"date":"2021-06-16T17:00:00","date_gmt":"2021-06-16T15:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=295039"},"modified":"2021-06-16T17:00:00","modified_gmt":"2021-06-16T15:00:00","slug":"schnellere-corona-labortests-dank-kompakter-keramischer-temperaturwechsler","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/schnellere-corona-labortests-dank-kompakter-keramischer-temperaturwechsler\/","title":{"rendered":"Schnellere Corona-Labortests Dank kompakter keramischer Temperaturwechsler"},"content":{"rendered":"\n

Hand aufs Herz. Wer wusste zu Beginn des vergangenen Jahres, was ein PCR-Test ist? Nach eineinhalb Jahren Corona-Pandemie sind diese Tests aber sprichw\u00f6rtlich in aller Munde. W\u00e4hrend die Durchf\u00fchrung des Tests, also die Probenentnahme, nur zwei bis drei Minuten dauert, dauert die Polymerase-Kettenreaktion (Polymerase Chain Reaction (PCR)) im Labor rund vier bis f\u00fcnf Stunden. Forscher des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Keramische Technologien und Systeme IKTS<\/a> haben nun eine M\u00f6glichkeit gefunden, diesen Prozess im Labor entscheidend zu beschleunigen.<\/p>\n\n\n\n

“Mit dieser L\u00f6sung wollen wir dazu beitragen, auch \u00fcber die Pandemie hinaus f\u00fcr die Gesundheit der Bev\u00f6lkerung wichtige PCR-Verfahren weiter zu beschleunigen und noch verf\u00fcgbarer zu machen”, betont IKTS-Leiter Prof. Alexander Michaelis. Bei diesem Verfahren sind schnelle Temperaturwechsel f\u00fcr die Proben n\u00f6tig. Sie werden durch eine Kombination aus Keramik-3D-Druck und aufgebrachter Elektronik erm\u00f6glicht.<\/p>\n\n\n\n

Wechselbad der Temperaturen<\/h3>\n\n\n\n

PCR-Tests werden eingesetzt, um Erbgut des Krankheitserregers – in diesem Fall des SARS-CoV-2-Virus – aus Nasen- und Rachenschleimproben zu vervielf\u00e4ltigen und anzureichern und so ein genaueres Ergebnis zu bekommen als bei Schnelltests. Beim PCR-Test lassen sich auch kleinste Mengen von Coronaviren eindeutig nachweisen. Dazu m\u00fcssen die Proben im Labor eine Art “Wechselbad der Temperaturen” durchlaufen, bei dem die Reaktionsgef\u00e4\u00dfe abwechselnd auf bis zu 96 Grad Celsius erhitzt und dann wieder auf 55 Grad oder weniger abgek\u00fchlt werden. Diese Prozesse m\u00fcssen nach einem genau vorgegeben Plan etwa 30 Mal wiederholt werden. Alles in Allem ein Zeitaufwand von etwa f\u00fcnf bis sechs Stunden. Nur so kann die anreichernde Kettenreaktion immer neue Erbgut-Kopien hervorbringen.<\/p>\n\n\n\n

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Innovative “\u03bcPCR”-Module des Fraunhofer IKTS helfen, Corona-Labortests deutlich zu beschleunigen. \u00a9 Fraunhofer IKTS<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Der Elektrotechniker Dr. Lars Rebenklau und der 3D-Druck-Experte Dr. Uwe Scheithauer vom IKS und ihre Kollegen haben jetzt jedoch eine vielversprechende schnellere Alternative entwickelt. Sie setzen additive Fertigungsverfahren ein, um ihre \u03bcPCR-Module herzustellen. Dazu wird mit industriellen 3D-Druckern zuerst eine keramische H\u00fclse mit integrierten K\u00fchlkan\u00e4len produziert. “Durch unsere additive Fertigung sind selbst diese komplexen Formen kein Problem mehr, die mit herk\u00f6mmlichen Methoden gar nicht oder nur sehr aufw\u00e4ndig und teuer herzustellen w\u00e4ren”, sagte Uwe Scheithauer.<\/p>\n\n\n\n

Anschlie\u00dfend wird der so erzeigte “Gr\u00fcnling” bei \u00fcber 1.000 Grad zu einer festen und sehr strapazierf\u00e4higen Keramik gebrannt. Auf diesen Grundk\u00f6rper werden dann metallische Spiralmuster gedruckt und bei 850 Grad eingebrannt. Sie dienen sp\u00e4ter als Heizk\u00f6rper. Komplettiert werden die kompakten \u03bcPCR-Module durch elektrische Anschl\u00fcsse und K\u00fchlmittel-Schl\u00e4uche.<\/p>\n\n\n\n

“Besonders langlebige, kleine und dennoch leistungsstarke PCR-Module”<\/h3>\n\n\n\n

Aktuell haben diese Aggregate einen Durchmesser von ca. 15 Millimetern und eine L\u00e4nge von rund 45 Millimetern und dienen bei der Polymerase-Kettenreaktion sowohl zum Aufheizen als auch zum Abk\u00fchlen der Proben. Die Heizelektronik bringt die Probengef\u00e4\u00dfe innerhalb weniger Sekunden auf die gew\u00fcnschten Temperaturen. Gasf\u00f6rmiger Stickstoff, der durch die integrierten 3D-K\u00fchlkan\u00e4le str\u00f6mt, k\u00fchlt sie dann ebenso schnell wieder herunter. Au\u00dferdem lie\u00dfen sich die Aggregate zu gr\u00f6\u00dferen Matrix-Verb\u00fcnden koppeln, um viele Proben auf einmal zu analysieren, betonen die Forscher. Die IKTS-Wissenschaftler gehen davon aus, dass derartige Anlagen auf \u03bcPCR-Basis die PCR-Analysen in Zukunft weiter beschleunigen k\u00f6nnen, wenn sie zur Serienreife weiterentwickelt werden.<\/p>\n\n\n\n

“In der Kombination aus additiver Fertigung, Dickschichttechnik und anderen keramischen Technologien sowie einfacher Bauweise entstehen hier besonders langlebige, kleine und dennoch leistungsstarke PCR-Module”, erkl\u00e4rt Dr. Lars Rebenklau. Zudem sei eine automatisierte Gro\u00dfproduktion m\u00f6glich und leistungsf\u00e4higere K\u00fchlmittel und weitere Verbesserungen an der gedruckten Elektronik k\u00f6nnten den PCR-Prozess weiter beschleunigen. Momentan arbeiten die Wissenschaftler daran, die entwickelten Module weiter zu verkleinern, was die Temperaturabl\u00e4ufe noch weiter reduzieren w\u00fcrde.<\/p>\n\n\n\n

Derartige leistungsstarke und schnelle keramische Heizungen eignen sich aber nicht nur f\u00fcr PCR-Test, sondern auch f\u00fcr andere Anwendungsgebiete, bei denen hohe Temperaturen oder harsche Bedingungen vorherrschen. Als Beispiele nennen die Forscher weitere medizintechnische Ger\u00e4te oder Anwendungen in der Prozesstechnik.<\/p>\n\n\n\n

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