Ein Nanoporen-Sensor erkennt sieben Cyanobakteriengifte in Seen

Ein winziger biologischer Kanal könnte die Kontrolle von Cyanobakteriengiften beschleunigen. Forschende der EPFL nutzten eine Aerolysin-Nanopore, um sieben verbreitete Varianten von Microcystin einzeln und in Mischungen zu erkennen.

Microcystine können bei Cyanobakterienblüten auftreten und die Sicherheit von Trink- und Badewasser beeinträchtigen. Ihre Struktur unterscheidet sich von Variante zu Variante. Diese Vielfalt erschwert eine schnelle und umfassende Messung mit einem einzigen Instrument.

Der Sensor beruht auf einem Proteinporenkanal, durch den ein Ionenstrom fliesst. Passiert ein Molekül die Öffnung, verändert es kurz das elektrische Signal. Die Art der Blockade und die Verweildauer ergeben einen charakteristischen Fingerabdruck, mit dem sich die Microcystine auf der Ebene einzelner Moleküle unterscheiden lassen.

Von Wasserproben zur Messung vor Ort

In der als wissenschaftlicher Preprint veröffentlichten Studie erreichte das System Empfindlichkeiten im pikomolaren Bereich. Es erkannte Microcystine unterhalb der Interventionswerte der Weltgesundheitsorganisation. Die Forschenden testeten es auch mit verschiedenen natürlichen Seewasserproben, darunter Wasser aus dem Luganersee und dem Genfersee.

Das bedeutet noch nicht, dass ein einsatzbereites Gerät am Seeufer verfügbar ist. Das EPFL-Projekt strebt portable Echtzeitmessungen an, die ohne einen eigenen Kalibrierstandard für jede Substanz auskommen. Bis aus dem Versuch ein operatives Instrument wird, braucht es weitere Validierungen, Automatisierung und Feldtests während Cyanobakterienblüten.

Bestehende Methoden bleiben unverzichtbar, können aber Fachpersonal und Laboranalysen erfordern oder nur einen Teil der Verbindungen erfassen. Ein Sensor, der mehrere Varianten rasch meldet, könnte Wasserversorgern helfen zu entscheiden, wann vertiefte Analysen nötig sind und wo Proben genommen werden sollen.

Die Arbeit eröffnet damit eine konkrete Perspektive, ersetzt die heutigen Verfahren aber nicht sofort. Entscheidend wird sein, ob die Technologie ausserhalb des Labors in natürlichem Wasser mit vielen anderen Molekülen präzise und zuverlässig bleibt.