Polymere erkennen Krankheitserreger: Plastik-Nase erschnüffelt Viren

Polymere erkennen Krankheitserreger
Plastik-Nase erschnüffelt Viren

Molekular geprägte Polymere waren bislang besonders beliebt, wenn es herauszufinden galt, wie weit Biomüll bereits kompostiert ist. Deutlich interessanter und bedeutender ist aber eine Verwendungsmöglichkeit, die Forscher der Universität Wien nun für diese Polymere gefunden haben.

DÜSSELDORF. Manchem würde schon beim Anblick des verrottenden Biomülls schlecht werden. Aber Peter Lieberzeit stört weder das Aussehen noch der Gestank. „Als Chemiker ist meine Nase unangenehme Gerüche gewöhnt“, witzelt er. Der Mief in seinem Labor im Institut für analytische Chemie der Universität Wien strömt aus einem Komposter.

„Kommerzielle Betreiber von Kompostieranlagen können am Geruch erkennen, wann Obstreste und Rasenschnitt zu Humus geworden sind.“ Damit diese aber nicht den eigenen Riechkolben verwenden müssen, hat Lieberzeit unter der Leitung von Professor Franz Dickert eine elektronische Nase entwickelt, die zwanzig Zentimeter über der verrottenden Masse baumelt und Alkohole, Ester und Terpene misst. Anhand der Konzentration dieser drei Stoffe lässt sich nämlich vorhersagen, in welchem Stadium der Kompost sich befindet.

Beim Verrotten wird im ersten Schritt der Zucker aus den Obst- und Gemüseresten in nahezu geruchlose Alkohole umgewandelt. Dann werden die Zellwände zu säuerlich riechenden Estern zersetzt. Dieser Duft wird schließlich von kräftig riechenden Terpenen verdrängt, die entstehen, sobald die Pflanzenfasern chemisch gespalten werden.

Das handtellergroße Gerät besteht im Kern aus einer dünnen Schicht aus Kunststoff, in die Abdrücke einzelner Alkoholteilchen hineingestempelt sind. Die Forscher sprechen von einem molekular geprägten Polymer, kurz: MIP (siehe Kasten). Die Form des Alkohol-Moleküls zeichnet sich unter dem Mikroskop im Plastik ab wie die Hufe eines Pferdes im getrockneten Morast. Auch die Formen der Ester und Terpene sind jeweils in einen weiteren Plastikabschnitt gestempelt. Streichen die Gase aus dem Kompost über die geprägten Kunststofffilme, dann rutschen die Substanzen jeweils in die passende Vertiefung. Alkohole finden sich im Alkohol-Abdruck und Ester im Ester-Abdruck. Sobald hauptsächlich Terpene entstehen, ist der Kompost ausgereift. Das MIP-Trio soll auf diese Weise eines Tages die Kompostierung überwachen.

„Der Markt für solche MIPs ist groß“, sagt Karsten Haupt, MIP-Forscher an der Compiègne University of Technology bei Paris. „Das Besondere an der Wiener Arbeitsgruppe von Franz Dickert ist, dass sie die MIPs immer unter realen Bedingungen entwickelt“, sagt er. Die Forscher sind sich weder für die Arbeit mit Kompost zu schade, noch schrecken sie davor zurück, ihre geprägten Kunststoffe in Blut zu tauchen oder mit Krankheitserregern zu traktieren.

Nicht nur chemische Verbindungen können im Plastik ihre Fußspuren hinterlassen. Auch die Gestalt von Zellen und Viren lässt sich hineinpressen, wie Dickerts Team kürzlich herausfand. Mit solchen Viren-MIPs können zum Beispiel Schnupfenviren aufgespürt werden. Dabei hinterlässt der Schnupfenerreger Respiratorisches Synzytial-Virus-2 (RSV-2) im Kunststoff einen anderen Abdruck als RSV-15. Beim Menschen verursachen beide dieselbe Erkältung. Aber mit einem MIP als Detektor können sie mit einer Genauigkeit von etwa 90 Prozent auseinander gehalten werden. „Das hat uns sehr erstaunt, da beide Viren die gleiche geometrische Form haben“, berichtet Lieberzeit. Trotz der identischen Gestalt entsteht offenbar ein abweichender Abdruck im Plastik.

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