Entwicklung von mobilen PCR-Tests

Laborbasierte PCR-Tests sind die zuverlässigste Methode zum Nachweis von pandemischen Virusinfektionen wie Covid-19. Diese Testsysteme sind jedoch nicht personennah einsetzbar und ihr Einsatz daher zeitaufwändig. Sie müssen individuell für das jeweilige Virus entwickelt werden und sind dadurch kostenintensiv in der Nutzung.

Virtuelle Entwicklung eines optimalen Test-Designs

Im Projekt FAST-MoPPs entwickeln wir gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM ein bestmögliches Design für einen mobilen PCR-Test. Der Designvorgang umfasst die Auswahl geeigneter Materialien sowie die Festlegung passender Geometrie- und Prozessparameter. Das Design soll die kostengünstige Herstellung des Tests ermöglichen, den massentauglichen Einsatz am Point of Care erlauben und aussagekräftige Testergebnisse gewährleisten. Das heißt, die Tests müssen nicht in ein Zentrallabor gebracht werden, sondern werden im Krankenhaus direkt auf der Station, in der Praxis oder Apotheke eingesetzt und ausgewertet.

Mathematische Simulation und systematische Parametervariation

Der Designvorgang basiert auf einer virtuellen Simulation der zugrundliegenden physikalischen und biochemischen Abläufe. Der Testvorgang beginnt mit dem Aufbereiten der zu untersuchenden Probe in der reversen Transkription zur Gewinnung von Virus-DNA. Für diese Aufbereitung entwickeln wir mathematische Prozessmodelle auf der Grundlage der zentralen Durchmischungs- und Reaktionsabläufe. In der anschließenden Amplifikation (Vermehrung von DNA-Abschnitten) wird diese DNA in mehreren Zyklen analysiert.