Neuer Sensor spürt Blaualgen-Gifte in Schweizer Seen auf

Der von Forschenden der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne (EPFL) entwickelte Sensor spürt schädliche Cyanobakterien-Gifte Molekül für Molekül auf, wie die Hochschule am Montag mitteilte.

Sobald im Sommer die Wassertemperaturen steigen, breiten sich Blaualgen in Gewässern oft rasant aus. Sie setzen gefährliche Toxine frei – sogenannte Microcystine –, die für Badende, Hunde und die Trinkwasserversorgung ein Risiko darstellen.

Da es über 300 verschiedene Varianten dieser Giftstoffe gibt, standen Gewässerüberwacher bisher vor einem Dilemma: Schnelltests liefern zwar rasche Ergebnisse vor Ort, können die einzelnen Gift-Varianten aber kaum voneinander unterscheiden. Laboranalysen sind hingegen hochpräzise, erfordern aber tonnenschwere Spezialgeräte, geschultes Personal und Tage bis Wochen Wartezeit.

Handliches Messgerät als Ziel

Hier setzt die im Fachjournal «ACS Nano» vorgestellte Entwicklung der Forschungsteams um Matteo Dal Peraro und Tamar Kohn an. Das Herzstück des Sensors ist eine sogenannte Nanopore – ein winziger Kanal aus dem Protein Aerolysin, der an seiner engsten Stelle gerade einmal einen Nanometer breit ist.

Unter elektrischer Spannung fliessen geladene Teilchen gleichmässig durch die Pore. Wandert ein einzelnes Giftmolekül durch den Kanal, verstopft es diesen für einen Bruchteil einer Sekunde. Da jedes der verschiedenen Toxine den Stromfluss je nach Grösse und Struktur unterschiedlich stark bremst, entsteht ein charakteristischer elektrischer Fingerabdruck.

Im Labor konnte das Team auf diese Weise sieben eng verwandte Microcystin-Varianten zweifelsfrei unterscheiden. Das System schlägt laut den Forcshenden bereits bei Konzentrationen an, die 40-mal unter dem Richtwert der Weltgesundheitsorganisation (WHO) für Trinkwasser liegen.

Noch müssen die Wasserproben vor der Messung manuell gefiltert und aufbereitet werden. Das Fernziel der Forschenden ist jedoch ein handliches Messgerät, das direkt am Ufer oder auf einem Boot eingesetzt werden kann.