Nanotechnologie-basierter Drogensensor erkennt Fentanyl und unterscheidet Opioiden

Forscher an der University of Pittsburgh haben einen hochsensiblen Drogensensor entwickelt, der auf Nanotechnologie basiert. Dieses portable Gadget ist in der Lage, selbst kleinste Mengen von Fentanyl aufzuspüren. Durch die Verwendung von Nanoröhrchen, Nanopartikeln und Antikörpern konnte die Empfindlichkeit des Sensors im Vergleich zu herkömmlichen Geräten um das Hunderttausendfache gesteigert werden. Dadurch kann das synthetische Opioid Fentanyl, das eigentlich zur Schmerzlinderung eingesetzt wird, aber auch zunehmend als Rauschmittel missbraucht wird, präzise erkannt werden. Zusätzlich ist der Sensor in der Lage, zwischen Fentanyl und anderen Opioiden zu unterscheiden.

Zur Identifizierung von Fentanyl nutzt der Sensor Kohlenstoff-Nanoröhrchen und Gold-Nanopartikel. Die außergewöhnliche Sensitivität des Sensors beruht auf der Integration von Fentanyl-Antikörpern. Der Hauptforscher, Dr. John Star, erklärt, dass sie die Natur gewissermaßen als Inspiration nutzen, um diese extrem niedrigen Nachweisgrenzen zu erreichen. Der innovative Sensor, der eine Weiterentwicklung des COVID-19-Sensors aus dem Jahr 2020 ist, basiert auf einem THC-Atemtest ähnlich einem Alkoholtester für Marihuana, den Star bereits 2019 entwickelt hat.

Der zentrale Bestandteil des Sensors ist ein Chip, auf dem Kohlenstoffnanoröhrchen angebracht sind. Diese Röhrchen sind winzige Drähte, die um den Faktor 100.000 dünner sind als ein menschliches Haar, aber den elektrischen Strom gut leiten können. Die Nanoröhrchen sind mit Goldnanopartikeln von etwa 43 Nanometern Größe versehen. In der Praxis verbinden sich die Fentanyl-Moleküle mit den Nanopartikeln, wodurch ein Strom erzeugt wird, der durch die Nanoröhrchen fließt. Unterschiedliche Substanzen erzeugen verschiedene Stromstärken. Durch maschinelles Lernen kann der Sensor darauf trainiert werden, ein Fentanylmolekül zu identifizieren. Bei der Unterscheidung von Fentanyl zu anderen Opioiden beträgt die Trefferquote beeindruckende 91 Prozent.

Diese Funktion ist von großem Nutzen, um festzustellen, ob andere Medikamente mit Fentanyl verunreinigt wurden, was eine gängige Praxis unter Drogenhändlern ist. Star und sein Team haben einen Antikörper gegen Fentanyl entwickelt, den sie an die Nanopartikel aus Gold gebunden haben. Durch die Bindung der Fentanylmoleküle an die Antikörper wird der Stromfluss, der von den Antikörpern zu den Nanoröhren führt, verändert. Dadurch ist die Erkennung der Droge möglich.

Im Gegensatz zu den bisher verwendeten großen Massenspektrometern, die zur Erkennung von Fentanyl verwendet wurden, ist das Gerät mobil einsetzbar. Star beabsichtigt, den Sensor zu modifizieren, um auch den Nachweis anderer Drogen zu ermöglichen. Dieser innovative Drogensensor könnte in Zukunft dazu beitragen, den Missbrauch und die Verbreitung von gefährlichen Substanzen einzudämmen und die öffentliche Sicherheit zu verbessern.

Schlagwörter: University + Pittsburgh + Fentanyl

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