Ein Echtzeit-Biosensor zur Quantifizierung von SARS-CoV-2 in der Luft
Ein neu entwickeltes Biosensor-System zur quantitativen Virusdetektion in Innenräumen ermöglicht ein Assessment des Infektionsrisikos exponierter Personen.
Beschäftige des Gesundheitswesens sind einem besonders hohen Risiko für eine Covid-19 Infektion ausgesetzt. Nun entwickelte Jing Wangs Forschungsteam an der ETH Zürich/Empa das System CAPS, welches mittels eines Biosensors SARS-CoV-2-Viren direkt in der Raumluft quantifizieren kann. Der Sensor wurde im Rahmen eines Implementierungsprojekts im NFP 78 konzipiert.
Im bisherigen Verlauf der Pandemie wurde Covid-19 mit vorwiegend mit offline Methoden im Labor nachgewiesen. CAPS ermöglicht hingegen eine Detektion des Virus in der Raumluft vor Ort. Der erste Schritt ist die Probennahme, für welche Aerosole gesammelt und in einer flüssigen Lösung angereichert werden. Der Biosensor analysiert diese Lösung und misst die Menge an Covid-19 spezifischer RNA. Das System wurde in Spital- oder Heimzimmern von Covid-19 Betroffenen und auf angrenzenden Gängen getestet und zeigte eine ähnliche Aussagekraft wie moderne PCR-Tests. Aufgrund der vielversprechenden Ergebnisse wurde CAPS weiterentwickelt und kann nun in Hochrisikobereichen wie in Spitälern und Pflegeheimen eingesetzt werden. Die Resultate der Messungen wurden dem Gesundheitspersonal jeweils sogleich zur Verfügung gestellt. Ausserdem entwickelten die Forschenden eine Formel, welche eine Schätzung des Infektionsrisikos ermöglicht. Auch auf dieses Resultat konnte das Personal zugreifen. Sie erhielten zusätzliche Angaben zur maximal tolerierbaren Expositionsdauer bevor ein bestimmter Grenzwert des Infektionsrisikos überschritten wird. Die Werte wurden für verschiedene Szenarien berechnet, welche zum Beispiel in Bezug auf die getragene Schutzausrüstung variierten.
Bisher existierte keine Studie, welche eine Virus-Quantifizierung vor Ort durchführte und aus dieser direkt eine Risikoabschätzung ableitete. Mithilfe CAPS können nicht nur Corona-Ausbrüche frühzeitig entdeckt werden, es gibt auch Aufschluss über das Ansteckungsrisiko für Angestellte des Gesundheitswesens. Deren Sicherheit kann so gefördert werden, aufgrund Angaben zu angemessener Verwendung von persönlicher Schutzausrüstung im Hinblick auf die jeweilige Situation. CAPS stellt ein günstiges, nicht pharmazeutisches Instrument dar, welches das Potential zu einem langfristigen Einsatz hat. So kann die Ausbreitung des Virus überwacht werden, wobei sich der Einsatz nicht auf Krankenhäuser und Pflegeheimen beschränken muss, sondern auch andere, vielbesuchte öffentliche Standorte beinhalten kann.