Hilfe in Coronavirus-Zeiten Deutsche Privat-Initiative entwickelt »Viren-Frühwarnsystem«

Prof. Dr. Ralph Wystup: »Wir wollten helfen – das war der Ursprung unserer Idee.«

Weltweit arbeiten Forscher und Mediziner mit Hochdruck an Medikamenten und Impfstoffen gegen das SARS-CoV-2-Virus. Doch wäre es nicht sinnvoll, es gar nicht erst zu einer Ansteckung kommen zu lassen? Hier setzt eine private Initiative aus Forschung und Industrie mit ihrem „Viren-Frühwarnsystem“ an.

Zur Prävention einer weiteren Ausbreitung des neuartigen Coronavirus SARS-CoV-2 setzen derzeit viele Staaten und Länder auf Ausgangsbeschränkungen, Abstandsgebote und Mund-Nasen-Schutzmasken. Doch das ist auf Dauer weder praktikabel noch ausreichend. Vor wenigen Tagen haben Wissenschaftler aus der Schweiz einen Sensor vorgestellt, der die Konzentration des SARS-CoV-2-Virus in der Luft misst und einen Alarm auslöst, wenn die Konzentration dieses Virus zu hoch ist. Ein guter und wichtiger Meilenstein in der Prävention.

Einen anderen, deutlich breiter einsetzbaren Ansatz verfolgt nun eine private Initiative aus Baden-Württemberg. Sie hat sich zum Ziel gesetzt, eine Art „Frühwarnsystem“ für zu hohe Virenkonzentrationen zu entwickeln. Was vor gerade einmal drei Wochen begann, hat sich bereits zu einem Konzept entwickelt, dass die Initiative zum Patent angemeldet hat. Was steckt dahinter?

»Wir haben im Team die Idee entwickelt,…

...einen Sensor zu bauen, der nach Fertigstellung in der Lage sein soll, in Echtzeit Partikel wie Viren und deren Konzentration in der Luft zu messen – also unter anderem auch SARS-CoV-2«, erklärt Prof. Dr. Ralph Wystup, einer der Initiatoren des Projektes. Das konkrete Entwicklungsziel: Ein Sensorsystem, das frühzeitig warnt – auch ohne dabei den eigentlichen „Brandherd“ genau zu kennen. 

»Im ersten Schritt muss man nicht bestimmen können,…

...um welchen Virus es sich exakt handelt«, erklärt Wystup. »Zunächst reicht es, zu messen, ob überhaupt eine erhöhte Virenlast vorhanden ist und im Falle dessen eine Warnung auszustoßen. Sie können sich das wie einen Rauchmelder vorstellen. Dem ist es egal, ob der Rauch von einer Pfanne auf dem Herd oder von einem defekten Toaster kommt. Er meldet nicht die Ursache, sondern nur die Tatsache, dass Rauch da ist. Den Grund für den Rauch kann man später untersuchen. Im Falle des Rauchmelders sollte das natürlich unmittelbar geschehen, und hier ist die Ursache auch sicher schnell gefunden. Im Fall der Virenlast ist das schon aufwändiger. Setzt man einen Sensor ein, der die Analyse auf ein spezifisches Virus sofort durchführt, verliert man wertvolle Zeit. Zudem erkennen die meisten Sensoren nur die exakt abgestimmten Viren. Aber Viren verändern sich. Kommt nun also ein geringfügig anders spezifiziertes Virus daher, wird es mit der Detektion und Analyse schon schwieriger. Daher ist es auch so wichtig, keine unnötige Zeit mit der Analyse der jeweiligen Partikel zu verlieren, sondern sofort zu warnen, dass da etwas Gefährliches sein könnte.« 

Bei dem neuen System handelt sich…

...um einen unspezifischen Sensor – im Gegensatz zu dem Corona-Sensor aus der Schweiz. Das Messprinzip dahinter ist ein rein physikalisches. Basierend auf einer Lichtquelle erfasst das Sensorsystem die physikalischen und biochemischen Eigenschaften von Partikeln in der Luft. Es unterscheidet zwischen organischen und anorganischen Partikeln, misst deren Durchmesser und bestimmt die Konzentration. »Wir scannen das Partikelfeld in der Luft«, so Wystup. »Weil der Sensor organische und anorganische Partikel unterscheiden kann und deren Konzentration bei einstellbarem Durchmesser bestimmt, lässt sich recht eindeutig durch statistische Auswertung auf einen bestimmten Virus schließen. Durch Wobbeln der Messfrequenz lässt sich auch eine Durchmesserverteilung der Partikel ermitteln. Der zudem mögliche Einsatz einer KI ermöglicht es, das Sensornetzwerk intelligent zu machen, damit es nach einer bestimmten Partikelgröße sucht, wenn andere Sensoren im Netzwerk verdächtige Häufungen erkennen, um dadurch beispielsweise die Auslösegenauigkeit zu erhöhen.« Ein weiterer Vorteil: Das System ist per Software-Update auf neue Virenparameter, wie z.B. den Durchmesser, einstellbar. »Das ist wichtig, denn Viren verändern sich«, so Wystup. »Dann kommt es auf eine schnelle Anpassung des Sensorsystems an.« 

Mit dem Viren-Frühwarnsystem…

...gehen die Mitglieder der deutschen Initiative einen eigenen Weg. Dass unterschiedliche Konzepte aber durchaus gut zusammenpassen können, zeigt das Beispiel des Baden-Württembergischen und des Schweizer Ansatzes: »Der Sensor, den die Schweizer Kollegen entwickelt haben, wäre eine ideale Ergänzung zu unserem Frühwarnsystem«, führt der Experte aus. »Unser fest installiertes Sensorsystem misst die Partikelkonzentration in der Luft, analysiert die physikalischen und biochemischen Eigenschaften und warnt im Gefahrenfall, und der mobile Virensensor aus der Schweiz analysiert, ob es sich beispielsweise um SARS-CoV-2 handelt.«