EPFL-Forscher entwickeln Draht zur Krebsdiagnose

Forscher des Integrated Systems Laboratory der ETH Lausanne haben eine neue Art Sensor entwickelt, der kleine Vorkommen von Biomarkern erfassen kann. Biomarker sind Moleküle, die von Krebszellen produziert werden und in die Blutbahn gelangen. Biomarker in der Blutbahn sind also ein Indiz für Krebs.

Neue Methode erlaubt eine genauere Diagnose

Der von den EPFL-Forschern entwickelte Draht ist empfindlicher als Biosensoren und kann bereits wenige dieser Biomarkern erkennen, wie die EPFL schreibt. Mit dem Sensor könne Krebs deshalb in einem sehr frühen Stadium diagnostiziert werden. Patienten können auf diese Weise besser behandelt werden, heisst es weiter. Der Draht wurde erfolgreich am Biomarker für Prostatakrebs getestet.

Die Biomarker im Blut in geringer Anzahl zu erkennen sei nicht einfach, da Blut eine vergleichsweise dichte Flüssigkeit ist. Ausserdem erschweren viele andere Moleküle und Zellen zusätzlich die Erkennung. Mit einer neuen Nachweismethode können die Forscher dieses Hindernis umgehen.

Für diese Methode implantierten die Forscher der EPFL Fragmente von veränderter DNA in einen Nanodraht aus Silikon. Mit der DNA werden die Moleküle eingefangen. Sie ist deshalb verändert, damit sie nur die Biomarker für Prostatakrebs einfängt. Die Wissenschaftler tauchten den Draht während rund einer Stunde in eine Krebsprobe, damit die DNA die Moleküle einfangen kann. Anschliessend trockneten sie den Draht und legten eine elektrische Spannung an. Wenn sich auf dem Draht Moleküle befinden, bilden diese einen Widerstand, der sich in einer Veränderung der Leitfähigkeit ausdrückt.

Der Voltage Gap beweist die Anwesenheit der Biomarker

Die Moleküle können jedoch erst richtig ausgemacht werden, wenn die Forscher ein zweites Mal den Draht laden, jedoch in entgegengesetzter Richtung. Wenn die richtigen Moleküle, in dem Experiment also die Biomarker für Prostatakrebs, auf dem Draht vorhanden sind, zeigt sich an genau dieser Stelle bei der zweiten Ladung eine Abweichung in der Stromkurve. Diese Abweichung wird "Voltage Gap" genannt.

"Es ist das erste Mal, dass ein Memristor für diese Art von Biosensor genutzt wurde", lässt sich Sandro Carrara vom Integrated Systems Lab in der Mitteilung zitieren. Ein Memristor, hier der Draht, ist ein elektrisches Bauelement, dessen elektrischer Widerstand von vorhergehenden Ladungen abhängig ist. Als Nächstes wollen die Forscher diese Nachweismethode für die Erkennung von Brustkrebs anwenden.