![\"\"](\"https:\/\/ljdevice.com.tw\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/\u622a\u5716-2021-01-18-\u4e0a\u534810.42.28-624x355-300x171.png\")
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Ob zuverl\u00e4ssige Sterilisation, schnelle Diagnostik oder Forschung f\u00fcr ein tieferes Verst\u00e4ndnis von Infektionen, die Photonik unterst\u00fctzt den Kampf gegen die Pandemie an vielen Fronten.<\/strong><\/p>\n UV-C-Licht im Wellenl\u00e4ngenbereich um 250 Nanometer t\u00f6tet SARS-CoV-2-Viren zuverl\u00e4ssig ab. Das Wirkprinzip: In den Zellkernen der Viren absorbiert das chemische Element Thymin die UV-C-Wellen, wodurch die Viren absterben ohne sich weiter vermehren zu k\u00f6nnen. Mittlerweile steigt das Angebot an UV-C-Lichtquellen.\u00a0Osram<\/a>\u00a0beliefert in gro\u00dfem Stil chinesische Krankenh\u00e4user, die Oberfl\u00e4chen damit sterilisieren. LASER COMPONENTS bietet\u00a0LED-basierte UV-C-Systeme<\/a>\u00a0an. Und das Berliner Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut f\u00fcr H\u00f6chstfrequenztechnik (FBH) hat ein\u00a0LED-Array-System<\/a>\u00a0entwickelt, das UV-C-Licht mit 230 Nanometer Wellenl\u00e4nge emittiert, um Viren abzut\u00f6ten. Auch erste\u00a0Roboter<\/a>\u00a0f\u00fcr eine automatisierte UV-C-Sterilisation sind auf dem Markt.<\/p>\n Die Sterilisation von Oberfl\u00e4chen darf wegen der intensiven UV-C-Strahlung nur in menschenleeren R\u00e4umen erfolgen. Doch das FBH untersucht gemeinsam mit medizinischen Forschungseinrichtungen, ob gering dosierte UV-C-Bestrahlungen auch zur Virenbek\u00e4mpfung auf Schleimh\u00e4uten in Nasenh\u00f6hle und Rachenraum geeignet ist. Daf\u00fcr gilt es zu kl\u00e4ren, ob das kurzwellige Licht neben den Viren auch das Erbgut der bestrahlten K\u00f6rperzellen sch\u00e4digt.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n <\/a><\/p>\n Der Schl\u00fcssel zur Eind\u00e4mmung der Pandemie ist die Fr\u00fcherkennung von Infektionen. Dabei helfen Imaging-Systeme auf Basis hochaufl\u00f6sender\u00a0Thermografie-Kameras<\/a>, die potentiell Infizierte anhand ihrer erh\u00f6hten K\u00f6rpertemperatur erkennen. Moderne Systeme erfassen parallel die K\u00f6rpertemperatur mehrerer Personen. Ber\u00fchrungslos und dank moderner\u00a0Infrarotobjektive<\/a>\u00a0hoch aufgel\u00f6st fixieren sie f\u00fcr Sekundenbruchteile den inneren Lidwinkel zwischen Auge und Nase und messen mit Genauigkeiten im Zehntelgrad-Bereich. Denkbar ist auch der Einsatz\u00a0mobiler Messstationen<\/a>. Unter anderem bietet\u00a0STEMMER IMAGING<\/a>\u00a0ein modulares System auf Basis einer Langwelleninfrarot-(LWIR)-Kamera an, dass sich binnen Minuten aufbauen l\u00e4sst und f\u00fcr Gro\u00dfveranstaltungen interessant werden k\u00f6nnte.<\/p>\n K\u00f6rpertemperatur-Screenings sind ein erster Schritt. Zur Kl\u00e4rung, ob Fieber tats\u00e4chlich auf SARS-CoV-2-Viren zur\u00fcckgeht, bedarf es einer praktikablen Feindiagnostik. Auch daf\u00fcr liefert die Photonik neue L\u00f6sungsans\u00e4tze. Etwa die Analyse infizierter Zellen per\u00a0Raman-Mikroskopie<\/a>. Das Prinzip: Per Laser in Proben eingebrachte Photonen interagieren mit Biomolek\u00fclen. Ihr Energieniveau sinkt, was zu einem f\u00fcr das jeweilige Molek\u00fcl charakteristischen Streuungsspektrum f\u00fchrt. Umgesetzt in einem hochsensitiven konfokalen Raman-Trapping-Mikroskop ist das Prinzip f\u00fcr die Covid-19-Diagnostik nutzbar; zumal sich untersuchte K\u00f6rperzellen f\u00fcr die Raman-Analyse mit einer\u00a0optischen Pinzette<\/a>\u00a0im Laserfokus arretieren lassen. Kombiniert mit einer\u00a0GigE Farb-Fl\u00e4chenkamera<\/a>\u00a0von Allied Vision erlaubt das System schnelle teilautomatisierte Analysen. Laut Hersteller CellTool best\u00e4tigen Vergleichstests mit g\u00e4ngigen, weit aufw\u00e4ndigeren Testmethoden die Befunde des Raman-basierten Virennachweises.<\/p>\n Forscher des Leibniz-Instituts f\u00fcr Analytische Wissenschaften (ISAS) und der TU Dortmund haben ebenfalls eine optische\u00a0Sensorik<\/a>\u00a0zum Schnellnachweis von SARS-CoV-2-Viren entwickelt. Sie macht die 100 bis 140 Nanometer kleinen Viren in Minuten \u00fcber den Umweg der Oberfl\u00e4chen-Plasmonen-Resonanz sichtbar. Daf\u00fcr wird ein goldbeschichtetes Prisma per Laser angestrahlt. Die hauchfeine Goldschicht ist mit spezifischen Antik\u00f6rpern beschichtet. Enth\u00e4lt eine Speichel- oder Abwasserprobe SARS-Cov-2-Viren, binden diese an den Antik\u00f6rpern an, was die Plasmonen-Resonanz messbar ver\u00e4ndert. Die Analyse der am Virus gestreuten Plasmonenwellen erfolgt mit einem kamerabasierten Imaging-System, das die Signale mit k\u00fcnstlicher Intelligenz in Echtzeit auswertet. Die Dortmunder Physiker, Informatiker und Mathematiker haben die Wirksamkeit ihres PAMONO-Sensors an diversen Viren, darunter HIV und Hepatitis, nachgewiesen. In Qualit\u00e4tskontrollen nutzen Pharmahersteller ihr Verfahren bereits. Nun treibt das ISAS-Team die Entwicklung eines Corona-Schnelltests voran. Dabei sind aus Sicherheitsgr\u00fcnden entkernte, aber voll intakten Virush\u00fcllen (VLP) im Einsatz<\/p>\n Die Suche nach optischen Hochdurchsatz-Verfahren treibt Forscher in aller Welt um. Einige setzen auf zeitlich und r\u00e4umlich ultrahochaufl\u00f6sende\u00a0Fluoreszenz-Mikroskopie<\/a>, um ein tieferes Verst\u00e4ndnis der Viren und der Funktionen ihrer\u00a0Proteine<\/a>\u00a0zu erlangen. Andere nutzen\u00a0Weitfeld-Fluoreszenz-Mikroskope<\/a>\u00a0in Verbindung mit\u00a0Imaging-Technologien<\/a>\u00a0und Machine Learning, um SARS-Cov-2-spezische Antigene in menschlichen Blutseren nachzuweisen. Genau das hat ein internationales Team um die\u00a0Infectious Diseases Imaging Platform<\/a>\u00a0der Uni Heidelberg in einer aktuellen Studie mit \u00fcber 5.000 Freiwilligen erprobt. Die vorver\u00f6ffentlichten\u00a0Ergebnisse<\/a>\u00a0lassen laut Europ\u00e4ischem Netzwerk\u00a0Euro-Bioimaging<\/a>\u00a0aufmerken: Die Sensitivit\u00e4t und Spezifit\u00e4t der COVID-19-Diagnose per Hochdurchsatz-Mikroskopie mit automatisierter Auswertung sei der zugelassenen ELISA-basierten Diagnostik \u00fcberlegen. Besonders heben die Experten hervor, dass die Methode alle viralen Antigene SARS-CoV-2-infizierter Zellen nachweist, w\u00e4hrend ELISA-Verfahren nur eines oder wenige ausgew\u00e4hlte Antigene detektieren. Da Patienten unterschiedliche Spektren von Antik\u00f6rpern gegen das Virus entwickeln, senke das neue mikroskopische Nachweisverfahren das Risiko falscher Testergebnisse.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n <\/a><\/p>\n W\u00e4hrend die Fluoreszenzmikroskopie f\u00fcr Schnellnachweise von Viren geeignet scheint, scheidet sie f\u00fcr die Beobachtung der Infektions- und Vermehrungsprozesse auf Zellebene aus. Einerseits bleichen die eingesetzten Farbstoffe innerhalb von Sekunden aus und sind h\u00e4ufig toxisch, was den Einsatz in lebenden Zellkulturen erschwert. Andererseits gen\u00fcgen die Empfindlichkeit und Aufl\u00f6sung nicht, um die nanoskopischen Bewegungen der 100 Nanometer kleinen Viren in infizierten Zellen r\u00e4umlich zu erfassen. Doch genau das w\u00e4re laut Prof. Vahid Sandoghdar, Direktor am Erlanger Max-Planck-Institut f\u00fcr die Physik des Lichts und Leiter des Lehrstuhls f\u00fcr Experimentalphysik an der Uni Erlangen wichtig, um das Infektionsgeschehen in den Zellen besser zu verstehen. \u201eWie lange dauert es, bis Viren in menschliche Zellen eindringen, sich dort vermehren und eine neue Virusgeneration weitere Zellen bef\u00e4llt?\u201c, fragt er. Antworten darauf soll ein gemeinsames Forschungsprojekt mit dem Virologischen Institut des Uniklinik Erlangen liefern. Im Zentrum steht das neue von Sandoghdar und seinem Team entwickelte\u00a0Mikroskopie-Verfahren<\/a>, das sich die interferometrische Lichtstreuung (interferometric scattering \u2013\u00a0iSCAT<\/a>) von nanometerkleinen Biomolek\u00fclen zunutze macht. Mit diesem Verfahren macht das Team nun auch SARS-CoV-2-Viren sichtbar, indem es die Interferenzmuster des an ihnen gestreuten Laserlichts auswertet.<\/p>\n Das Ziel sind minuten- oder gar stundenlange Live-Streams aus infizierten Zellkulturen. Nachdem das Team ein iSCAT-Mikroskop f\u00fcr den Einsatz im Hochsicherheitslabor miniaturisiert, tastet es sich nun an die komplexe Virendetektion in Zellkulturen heran. \u201eDie Schwierigkeit besteht darin, dass auch die anderen Biomolek\u00fcle in den Zellen streuen\u201c, erkl\u00e4rt Sandoghdar. Sein Team arbeite sich schrittweise an die Aufgabe heran, die Interferenzmuster der Viren dennoch zu identifizieren. Dabei beginnen die Forscher mit einfachen Analysen, wie etwa der Quantifizierung von Viren in Proben oder der gezielten Zugabe von Viren in bereits beobachtete Zellen, um lokale Ver\u00e4nderungen der Interferenzmuster zu verfolgen. Die Forscher legen so die Grundlagen f\u00fcr ihren mikroskopischen Vorsto\u00df ins Nanoreich \u2013 und sichern ihre Beobachtungen laut Sandoghdar durch begleitendes Fluoreszenz-Mikroskopieren ab. Wie so oft ist es auch in diesem Fall die Photonik, die neuen photonischen Verfahren den Weg ebnet.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n
<\/div>\n<\/figure>\n@ Osram_Airzing<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\nSchnelle Diagnose mit Licht<\/h2>\n
Ein neuartiger Sensor<\/h2>\n
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<\/div>\n<\/figure>\n\u00a9FBH_P. Immerz<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\nMikroskopischer Vorsto\u00df in den Nanobereich<\/h2>\n