Masken-Revolution – Dieser neue Mundschutz kann eine Corona-Infektion nachweisen
3. Juli 2021Wissenschaftler der renommierten Havard-Universität in den USA entwickeln eine Maske, die offensichtlich anzeigen kann, ob die Person mit dem Coronavirus infiziert ist. Sollte sich die Technologie durchsetzen, könnte sie Abstriche im Mund- und Rachenbereich für Coronatests ersetzen?
Die Schutzmaske und die regelmäßigen, flächendeckenden Tests auf das Coronavirus Sars-Cov-2 sind zwei Kernelemente im Kampf gegen die Corona-Pandemie. Forschende der Harvard-Universität in Boston und des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben diese beiden Bausteine der Pandemiebekämpfung miteinander verbunden und eine Corona-Maske entworfen, die mithilfe eines integrierten Sensors Sars-Cov-2 direkt in der Atemluft nachweisen kann.
Und das soll besonders schnell und einfach funktionieren. Bis die Maske reif für den Alltag ist, wird es allerdings noch einige Zeit in Anspruch nehmen.
„Das Virus sammelt sich auf der Innenseite von Masken“
„Das Virus sammelt sich auf der Innenseite von Masken als Folge von Husten, Sprechen oder normaler Atmung“, erläutern die Forschenden die Funktionsweise der neuen Corona-Maske. Dafür werden speziell entwickelte Biosensoren in die Maske integriert, die Viren, Bakterien und Gifte nachweisen können.
Die Wissenschaftler aus Harvard und vom MIT haben die Ergebnisse ihrer Untersuchungen Ende Juni (28.06.2021) in der Fachzeitschrift Nature Biotechnology veröffentlicht.
Viren-RNA in der Atemluft einfangen?
Die Biosensoren, die in den Stoff integriert werden und Viren, Bakterien und Gifte nachweisen können, beruht dabei auf dem Vorbild der sogenannten Genschere CRISPR/Cas9. Zur Identifizierung von Sars-CoV-2 bekommt das neu entwickelte System zunächst eine Andockschablone, die aus einem Teil der genetischen Bauanleitung für das virale Spike-Protein besteht.
Damit soll es den Forschern zufolge möglich sein, Viren-RNA in der Atemluft einzufangen. Mit dem Enzym Cas12a in Kombination mit speziellen Chemikalien werden diese RNA-Sequenzen dann vervielfältigt. Durch sie wird ein Farbstoff aktiviert, der ein positives Testergebnis, in diesem Fall eine Sars-CoV-2-Infektion anzeigt.
Programmierbare Biosensoren in andere Kleidungsstücke integrieren
„Zusätzlich zu den Gesichtsmasken können unsere programmierbaren Biosensoren in andere Kleidungsstücke integriert werden, um unterwegs gefährliche Substanzen wie Viren, Bakterien, Toxine und chemische Stoffe in der Umgebung nachzuweisen“, ergänzt Nguyen.
Einer der Co-Autoren der Studie, Luis Soenksen, vom MIT, erklärte gegenüber dem Magazin Fast Company, man erhoffe sich durch diese Technologie vor allem, mehr Menschen zu regelmäßigen Corona-Tests ermutigen zu können.
So seien Infektionsketten noch leichter zu erkennen und schneller zu unterbrechen. „Im Grunde muss man so oder so eine Maske tragen. Warum nicht eine Maske tragen, die dich gleichzeitig auch testet?“, sagte er. Dazu müssten dann nicht mal mehr Proben mit einem Stäbchen aus dem Nasen-Rachenraum entnommen werden, wie für den herkömmlichen PCR-Tests.
Sensor wiegt nach Angaben der Wissenschaftler nur drei Gramm
Die ersten Tests mit der Maske, die quasi ein geschrumpftes Labor in sich trägt, sind vielversprechend. Der neuartige Biosensor sei ähnlich genau wie ein PCR-Test, dabei aber so schnell und so kostengünstig wie ein Antigentest, sagt Nguyen laut einer Mitteilung des Wyss-Instituts. Zudem sei die Anwendung einfach und angenehm und könne von jedem zu Hause als Selbsttest durchgeführt werden, ohne dass man viel falsch machen kann.
Der Sensor wiegt nach Angaben der Wissenschaftler gerade einmal drei Gramm – der neue Mundschutz würde sich also kaum von den herkömmlichen Modellen unterscheiden. Äußerlich erkennbar ist lediglich ein Knopf auf der Maske, über den der Träger den Testvorgang starten kann.
Flüssigkeit wird freigesetzt, die Sensor aktiviert
Nach einer Tragezeit von etwa 30 Minuten, in der sich potenzielle Viren in der Maske sammeln, betätigt der Träger diesen Knopf.
Dadurch wird eine Flüssigkeit freigesetzt, die den Sensor aktiviert. Enthält die gesammelte Atemluft Virus-RNA von Sars-CoV-2, zeigt die Maske das dann farblich an. Der Prototyp der Maske kostet umgerechnet 4,20 Euro. Das Endprodukt könnte noch kostengünstiger hergestellt werden.
Kritik an der neuen Maske
Roman Wölfel, der Leiter des Instituts für Mikrobiologie der Bundeswehr in München, der nicht an der Studie beteiligt war, sieht allerdings noch enorme Hürden in der Übertragbarkeit der Test-Maske in den Alltag. Die Studienergebnisse zeigten aus seiner Sicht vor allem, dass eine solche Testung über die Atemluft grundsätzlich möglich ist.
Da im Alltag, im Vergleich zum Labor, aber noch einige Störfaktoren in den Prozess eingreifen können, könnten die Ergebnisse in der Realität verzerrt werden und weniger zuverlässig ausfallen.
Unangenehm und nicht praktikabel?
Zudem halte er die Vorstellung, über eineinhalb Stunden eine nasse Corona-Maske zu tragen, für unangenehm und nicht praktikabel.
Man könne die Masken zunächst nur als Ersatz für den Abstrich nutzen, um das Virus dann mit herkömmlichen Laboruntersuchen nachzuweisen, schlägt Wölfel vor.
„In Masken eingebaute, herausnehmbare Filterscheiben könnten im Labor oder Feld mit herkömmlichen Methoden auf Sars-CoV-2 oder andere Erreger – untersucht werden.“
