Das Labor in der Hosentasche
Anja Haase und ihr Team von der Joanneum Research entwickeln mit Lab-on-a-Chip eine zuverlässige und kostengünstige Methode, um Menschen dezentral – ganz ohne teure Laborausrüstung – auf gefährliche Infektionskrankheiten zu testen. Ein potenzieller Beitrag zur Weltgesundheit von einer Forscherin, die gerne „Detektiv spielt“.
Am Arbeitsplatz von Anja Haase scheint den ganzen Tag die Sonne. Künstliches Gelblicht taucht den Raum in eine freundliche Atmosphäre. Aber auch sonst hätte die Forscherin am Institut Materials der Joanneum Research – angesiedelt am Innovationszentrum W.E.I.Z. – allen Grund für gute Laune. Maßgeblich dafür: ein spektakulärer Forschungserfolg, der einen wichtigen Beitrag für die Eindämmung potenzieller Pandemien der Zukunft leisten könnte. Haase und ihr Team entwickelten ein kleinstmögliches „Labor“, ein Lab-on-a-Chip, das – auf einer Minifläche von wenigen Quadratzentimetern – binnen Minuten unterschiedliche Infektionskrankheiten nachweisen kann. Ohne teure Laboreinrichtung, Strom und personellen Aufwand – dezentral, schnell und zuverlässig. „Man kann sich unseren Test ähnlich wie einen Corona-Teststreifen vorstellen, nur mit mehr Funktionalität und ,Intelligenz‘ ausgestattet“, so Haase. Schließlich handelt es sich, anders als beim Corona-Schnelltest, um einen Bluttest, der benutzerfreundlich und valide funktionieren soll. Der Fokus liegt einerseits auf der Detektion von HIV und Syphilis, zwei weit verbreiteten sexuell übertragbaren Erkrankungen, deren Diagnostik gerade in entlegenen Gebieten des Planeten oft schwierig ist. Andererseits auf den beiden brandgefährlichen Viruserkrankungen Ebola und Lassa-Fieber, deren schnelle Detektion oft die einzige Chance ist, Gesundheitskrisen einzudämmen und Leben zu retten. Die Anwendung ist denkbar einfach: Der Teststreifen wird auf den Oberarm gedrückt – ein kleiner Piekser und zehn Minuten später hat man das Ergebnis.
„Mich hat es schon immer fasziniert, analytische Lösungen für ein Problem zu finden.
Wissenschaft ist ein bisschen wie Detektiv spielen.“
„Auch für weitere, neue Viruserkrankungen kann unsere Methode künftig von großem Nutzen sein. Unsere Entwicklung schafft die Grundlage dafür, auf potenzielle Pandemien besser vorbereitet zu sein“, so die studierte Chemikerin, die die EU-Projekte FORTIFIEDx und DECIPHER bei Joanneum Research leitet. Zwei Projekte, die laut EU-Vorgabe ganz im Zeichen von „Pandemic Preparedness“ stehen.
Joanneum Research ist dabei der größte heimische Partner des internationalen Forschungsprojekts, auch die Montanuni Leoben und das PCCL sind beteiligt – der Lead liegt bei der KU Leuven in Belgien.
ZUR PERSON
Anja Haase
- Senior Scientist am Institut Materials der Joanneum Research in Weiz, wo die zweifache Mutter seit dem Jahr 2000 tätig ist.
- Haase studierte Analytische Chemie an der TU Graz, Postdoc-Aufenthalt im Bereich Sensorchemie an der Universidad de Oviedo.
- Haase trägt seit 25 Jahren maßgeblich zur Etablierung großflächiger Mikro- und Nanostrukturierungstechnologien in Österreich bei.
- Ihr Forschungsschwerpunkt liegt auf UV-basierten Nanoimprint-Lithographieprozessen im Rolle-zu-Rolle-Verfahren – sowie deren Einsatz für biomimetische Oberflächen, mikrofluidische Systeme, optische Komponenten, biofunktionalisierte Polymerchips und flexible Elektronik.
- Haase leitete das Clusterprojekt ISOTEC der Österreichischen Nanoinitiative und koordiniert seither zahlreiche nationale und internationale Forschungs- und Industrieprojekte, darunter aktuell FortifiedX (Horizon Europe): Fully integrated lab on chip for fast detection of HIV, Syphilis, Ebola and Lassa.
- www.joanneum.at
Das Geheimnis? Mikrofluidik!
Was macht die Entwicklung aus der Steiermark nun so einzigartig? „Allen voran unser interdisziplinärer Zugang. Für das Projekt braucht es Fachwissen aus unterschiedlichen Gebieten – wir arbeiten an der Schnittstelle von Materialwissenschaften, der Nanoimprint-Technologie sowie mikrofluidischer Prozesse.“ Die Mikrofluidik – die Wissenschaft, die sich mit der Bewegung winziger Flüssigkeitsmengen durch sehr enge Kanäle beschäftigt – steht im Zentrum von Lab-on-a-Chip. „In den winzigen Kanälen des Chips bewegt sich das Blut auf vorgegebenen Bahnen. Das Blutplasma wird herausgefiltert, genau dosiert und schließlich analysiert – ehe dem Patienten das Ergebnis am Teststreifen angezeigt wird“, so Haase. „Also ganz schön viel Aktivität auf kleinstem Raum“, so die Forscherin, die uns eine Rolle Plastikfolie mit feinsten, für das Auge kaum sichtbaren Strukturen präsentiert. Bearbeitet wurde diese von einer riesigen Apparatur hinter ihr, einer Lithographie-Nanoimprint-Maschine, die Strukturen im Mikro- und Nanobereich auf ein Polymer „drucken“ kann. „Im zweiten Produktionsschritt werden die Antikörper in den Chip eingebracht, ehe die Kanäle im dritten Schritt verschlossen werden“, so Haase, deren Team nicht nur den Teststreifen entwickelt hat, sondern auch den gesamten komplexen Produktionsprozess dahinter. Das wesentliche Kriterium dabei: ein hoher Durchsatz, der eine kostengünstige Produktion ermöglicht. Das garantiert eine hocheffiziente Rolle-zu-Rolle-Produktion. „Die Technologie steht knapp vor der Serienreife“, freut sich Haase. „Wir sind derzeit intensiv auf der Suche nach Industriepartnern für die Fertigung. Wir führen bereits Gespräche mit europäischen Firmen – es gibt nicht viele Unternehmen, die für die Umsetzung in Frage kommen. Ich hoffe, dass die Suche erfolgreich sein wird und wir mit dieser Innovation einen wichtigen Beitrag für eine globale Gesundheitsinnovation leisten können“, so Haase, die sich an der Schnittstelle Grundlagenforschung und Angewandte Forschung sehr wohlfühlt. „So habe ich das gute Gefühl, wirklich etwas beitragen zu können“, erklärt die zweifache Mutter, die sich als Forscherin aus Leidenschaft bezeichnet. „Mich hat es schon immer fasziniert, analytische Lösungen für ein Problem zu finden. Wissenschaft ist ein bisschen wie Detektiv spielen“, lacht sie. „Und was mich ebenso begeistert: Das gemeinsame Problemlösen im Team! Nur im stillen Kämmerlein zu sitzen wäre nichts für mich.“
Fotos: Oliver Wolf
