Wissenschaftlern am Leibniz-Institut für Photonische Technologien (IPHT) ist in Kooperation mit Heraeus Quarzglas und den Universitäten Harvard, USA und Leiden, Niederlande der markierungsfreie Nachweis von freidiffundierenden Viren mit Abmessungen kleiner als 20 Nanometer gelungen. Vor dem Hintergrund der Zunahme viraler Erkrankungen und ihrer Verbreitung gewinnt der eindeutige Nachweis von Viren an Bedeutung.

Grundlage für den Nachweis ist eine Faser, in dessen Kern ein Nanoloch mit einem Durchmesser von 200 Nanometern eingebunden ist. Darin befinden sich in Wasser schwimmende Testviren. Koppelt man Licht in den Faserkern ein, werden mittels elastischer Lichtstreuung die Größe und die Bewegung der Viren bestimmt. Die Besonderheit der Faser liegt darin, dass der kleinere Brechungsindex des Wassers durch das umgebende Fasermaterial mit höherem Brechungsindex umgangen wird und das eingekoppelte Licht dadurch seitlich nicht ausbrechen kann, d.h. es wird durch totale interne Reflektion im Kern gehalten.

Die am IPHT und von Heraeus Quarzglas entwickelte Faser kann in Standardmikroskope integriert und ihre Detektionsbreite dadurch auf Nanopartikel erweitert werden. Die Anwendungsfelder reichen von der medizinischen Diagnostik bis zur Trinkwasseranalyse.

Aufgrund ihrer Größe entziehen sich Objekte kleiner als 100 Nanometer oft konventionellen Charakterisierungsmethoden. In der Regel werden Viren, die in hoher Quantität vorliegen, daher nach Fixierung und Anfärbung durch einen Fluoreszenz-Farbstoff im Elektronenmikroskop oder durch Bindung von fluoreszenzmarkierten Antikörpern sichtbar gemacht.

Die Entwicklung der Faser und die Messungen erfolgten in der IPHT-Forschergruppe um Markus Schmidt in Zusammenarbeit mit Heraeus Quarzglas und den Universitäten Harvard, USA und Leiden, Niederlande.


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Quelle: Leibniz-Institut für Photonische Technologien e. V. (01/2016)


Publikation:
Die Forschungsergebnisse sind in einem Fachbeitrag zusammengefasst und bei ACS Nano online abrufbar: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.5b05646