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Diagnostik

Demenz im Blut aufspüren

06.07.2021 | ANDREA SIX

Empa-Forscher Peter Nirmalraj will Peptide in nie gekannter Präzision ablichten – und damit Einblicke in das molekulare Krankheitsgeschehen von Alzheimer gewinnen. Dies könnte den Weg zu neuen Therapien ermöglichen.

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Unscheinbar: Zwischen den knapp 1 Mikrometer langen Eiweissfasern (gelb) existieren wenige Nanometer kleine Eiweisspartikel (rötlich, im Hintergrund), die eine entscheidende Rolle bei der Entstehung von Alzheimer spielen könnten. AFM Bild, nachkoloriert: Empa / Science Advances

Am Anfang stand für den Physiker Peter Nirmalraj der Wunsch, das Krankheitsgeschehen von Alzheimer zu verstehen, um neue Wege in Diagnostik und Therapie zu ermöglichen. Einen Schritt weiter wäre man, wenn die Rolle der Beta-Amyloid-Peptide und der Tau-Proteine, die im Zusammenhang mit der neurodegenerativen Krankheit stehen, entschlüsselt wäre.

Nähert man sich den winzigen Peptidstrukturen jedoch mit dem Mikroskop, verzerrt sich der tiefe Blick ins molekulare Universum allzu leicht. «Ein bildgebendes Verfahren darf den ursprünglichen Zustand der Peptide nicht verändern, sonst gehen wertvolle Informationen zu deren charakteristischen Eigenschaften verloren», so Nirmalraj. Daher tüftelte der Empa-Forscher an einer Technik, die die Peptide unberührt belässt.

Dank einer ultrareinen, vorbehandelten Graphen-Oberfläche konnte er Beta-Amyloide schliesslich in ihrer natürlichen Gestalt mit dem Rasterkraftmikroskop (AFM) ablichten. Neben den Amyloid-Fasern sind zudem kleinere Peptid-Partikel, sogenannte Oligomere, zu erkennen. Ihre Rolle im Krankheitsprozess könnte wichtiger sein als bisher angenommen, vermutet Nirmalraj. Derzeit findet eine Pilotstudie mit dem Kantonsspital St. Gallen statt. Diese soll zeigen, ob und wie die AFM-Technologie Amyloid und Tau-Proteine im Blut von Alzheimer-Patienten nachweisen kann.

Sensoren in der Diagnostik

Frühwarnsystem für Demenz

Alzheimer und andere Demenzerkrankungen gehören heute zu den grossen Volksleiden. Die Diagnose ist aufwändig und lässt sich oft erst spät im Krankheitsverlauf zweifelsfrei stellen. Ein Forscherteam der Empa entwickelt nun gemeinsam mit klinischen Partnern eine neue Diagnose-Methode, die bereits erste Anzeichen von neurodegenerativen Veränderungen über einen Sensor-Gurt nachweist.
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Fasertechnologie

Datenfluss in Glycerin

Daten und Signale lassen sich mit Glasfasern schnell und zuverlässig übertragen – so lange die Faser nicht bricht. Eine starke Biegung oder Zugbelastung kann sie schnell zerstören. Ein Empa-Team hat nun eine Faser mit flüssigem Glycerin-Kern entwickelt, die sehr viel robuster ist und Daten ebenso sicher übertragen kann. Und aus solchen Fasern lassen sich sogar mikrohydraulische Bauteile und Lichtsensoren bauen.
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Glosse

Ausgerechnet

Hypatia, der gemeinsame Clusterrechner der Empa und der Eawag, ist nicht mehr. Am 10. März wurde die brave und schnelle Helferin für wissenschaftliche Simulationen im Keller der Empa abgebaut und auf Lastwagen einer Entsorgungsfirma verladen. Viele Komponenten des Grossrechners werden nun an anderen Orten ein neues Leben beginnen. Hypatia war nach einer der wenigen Wissenschaftlerinnen der Antike benannt, die im 4. Jahrhundert in Ägypten lebte.
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