HeavySense

Das Projekt mit dem Titel "Multiplex-Schweremetallerkennung mit hyperspektraler Bildgebung" ist eine gemeinsame Forschungs- und Entwicklungsinitiative, die von der Optimal Optik Kft, der Budapester Universität für Technologie und Wirtschaft, dem Leibniz-Institut für Photonische Technologien und der Leistrungselektronik Jena GmbH durchgeführt wird.

Ziel

Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Implementierung einer innovativen, tragbaren Analyseplattform zur Erkennung von Schwermetallen im Wasser. Der Prototyp ermöglicht die spezifische Erkennung verschiedener Schwermetallionen (z.B. Arsen, Blei, Quecksilber) gleichzeitig in einem einzigen, markierungsfreien Schritt. Die Selektivität für Schwermetallionen wird durch Aptamer-Rezeptoren (Nukleinsäuremoleküle mit spezifischen 3D-Strukturen), die an spezifische Ziele binden können, erreicht. Zur Erkennung der Bindung der Ionen an die Rezeptormoleküle wird eine optische Spektroskopie-Auslesung verwendet. Das Erkennungsprinzip basiert auf dem Phänomen der lokalisierten Oberflächenplasmonenresonanz (LSPR), das bei Metallnanostrukturen auftritt. Die Wechselwirkung zwischen sichtbarem Licht und Nanopartikeln erzeugt bei der Sensorbeleuchtung gut definierte Lichtabsorptionsbänder, die dem Sensorelement seine charakteristische Farbe verleihen.

Die Wellenlänge der Plasmonenresonanz und damit die Absorptionsspitzen sind sehr empfindlich gegenüber Änderungen des Brechungsindex des Mediums um die Nanopartikel. Die Aptamer-Rezeptormoleküle sind an die Oberfläche der Metallnanopartikel gebunden, und die Bindung der Ziel-Schwermetallionen verursacht eine lokale Änderung des Brechungsindex, die spektroskopisch quantifiziert werden kann. Das Projekt zielt darauf ab, nanoplasmonische Sensorelemente und die dazugehörige Ausleseplattform zu entwerfen und zu realisieren, wodurch die parallele Messung von Spitzenverschiebungen aufgrund der Bindung von Zielmolekülen an Dutzenden von Punkten auf einem Sensorchip innerhalb weniger Quadratzentimeter mittels Bildgebungsspektroskopie ermöglicht wird. Die Messplattform wird somit in der Lage sein, kosteneffiziente, hochdurchsatzfähige Wasserprobenanalysen durchzuführen. Die geringe Größe des Auslesegeräts und das automatisierte Probenhandhabungssystem ermöglichen eine bequeme und sichere Anwendung im Feld.

Projektinformationen

• Projekt-ID: 2020-1.2.3-EUREKA-2022-00030
• Projekttitel: Multiplex-Schweremetallerkennung mit hyperspektraler Bildgebung
• Projektbeginn: 2022.01.01
• Projektende: 2026.12.31
• Förderbetrag: 143.213.202 HUF
• Gesamtkosten: 192.625.181 HUF
• Förderquote (%): 74,36%

Finanzierungsprogramm

Das Projekt mit der Nummer 2020-1.2.3-EUREKA-2022-00030 wird vom Ministerium für Kultur und Innovation aus dem Nationalen Forschungs-, Entwicklungs- und Innovationsfonds mit einem Förderbetrag von 143.213.202 HUF im Rahmen des 2020-1.2.3-EUREKA-Antragsprogramms finanziert.

https://eurekanetwork.org/

Wissenschaftliche Bereiche

• Ingenieurwissenschaften und Technologie
• Werkstofftechnik
• Bioingenieurwesen
• Optische Ingenieurwissenschaften

Teilnehmer

• Optimal Optik Kft (Leitung)
• Budapester Universität für Technologie und Wirtschaft
• Leibniz-Institut für Photonische Technologien
• Leistrungselektronik Jena GmbH

Publikationen

Optimierung plasmonischer Mikroarray-Biosensoren: maßgeschneidertes optisches System für verbesserte Bewertung und Charakterisierung
Csőke, Lóránt Tibor (Optimal Optik Ltd., Budapester Universität für Technologie und Wirtschaft); Csáki, Andrea (Leibniz-Institut für Photonische Technologien); Kollár, Zsolt (Budapester Universität für Technologie und Wirtschaft)