Graphen steigert Empfindlichkeit von Biosensoren deutlich
In verschiedenen biologischen Tests verstärkte Graphen die Sensorsignale um bis zu 600 Prozent
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Das Forschungsteam „Biomedizinische Nanosensoren“ der Hochschule Kaiserslautern hat eine neue Methode entwickelt, mit der sich biologische Wechselwirkungen deutlich empfindlicher messen lassen. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal „Advanced Healthcare Materials“ veröffentlicht.
Die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Alexey Tarasov zeigt in ihrer Studie, dass eine hauchdünne Schicht aus Graphen die Leistungsfähigkeit plasmonischer Biosensoren massiv steigern kann. Solche Sensoren werden eingesetzt, um Wechselwirkungen zwischen Biomolekülen, Viren oder Zellen in Echtzeit zu beobachten – ein wichtiger Baustein für moderne medizinische Diagnostik und biomedizinische Forschung.
Die Forschenden kombinierten eine einzelne Lage Graphen mit sogenannten Surface-Plasmon-Resonanz-Sensoren (SPR). Dabei zeigte sich ein überraschend großer Effekt: In verschiedenen biologischen Tests verstärkte Graphen die Sensorsignale um bis zu 600 Prozent. Damit liegt der experimentell gemessene Effekt deutlich über bisher veröffentlichten Werten.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass Graphen die Empfindlichkeit von Biosensoren deutlich stärker verbessern kann als bislang angenommen“, sagt Tarasov. „Das eröffnet neue Möglichkeiten für die Analyse biologischer Prozesse und für zukünftige diagnostische Anwendungen.“
In den Experimenten untersuchte das Team unter anderem die Wechselwirkungen zwischen Antikörpern und Viren sowie zwischen Peptiden und Immunzellen. Mit den verbesserten Sensoren gelang es sogar, unterschiedliche Zelltypen voneinander zu unterscheiden – etwas, das mit herkömmlichen Sensoroberflächen nicht möglich war.
Solche Technologien könnten künftig eine wichtige Rolle in der medizinischen Forschung spielen, etwa bei der Entwicklung von Therapien, der Analyse von Immunreaktionen oder bei schnellen diagnostischen Tests direkt am Behandlungsort.
An der Studie waren neben der Hochschule Kaiserslautern auch das Unternehmen PROGEN Biotechnik GmbH als externer Partner beteiligt.
Originalveröffentlichung
Ahmar Hasnain, Heiko Heilmann, Nghi Luong Phuong Le, Klaus‐Ingmar Pfrepper, Andreas Wruck, Peter Groß, Bernd Bufe, Alexey Tarasov; "Graphene‐Enhanced Plasmonic Interfaces: A General Strategy for Highly Sensitive Detection of Biomolecular Interactions (Adv. Healthcare Mater. 31/2025)"; Advanced Healthcare Materials, Volume 14, 2025-12-7
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