Trinkwasser ist eine der wichtigsten natürlichen Ressourcen der Erde. Trotz zunehmend strengerer Vorschriften bleibt die Verunreinigung von Wasser weltweit ein großes Problem und stellt ein erhebliches Gesundheitsrisiko für Mensch und Tier dar, da deren Leben schon niedrigste Schadstoffkonzentrationen im Wasser beeinträchtigen. Um bei der Wasserüberwachung und zur Verbesserung der öffentlichen Gesundheit einen bedeutenden Schritt nach vorn zu machen, will das Zentrum für Mikrotechnologien (ZfM) der Technischen Universität Chemnitz im Rahmen eines internationalen Verbundprojektes ein kompaktes und robustes Spektrometer mit extrem hoher Empfindlichkeit entwickeln, das zur Messung niedrigster Schadstoffkonzentrationen einschließlich von Hormonen genutzt werden kann.

Das ZfM leitet das EU-Projekt GREENER zum Thema „Einzelphotonenquelle und -detektor auf der Grundlage neuartiger Materialien für den Nachweis von endokrinen Stoffen“ im Wasser. Derartige Stoffe können den Hormonhaushalt von Organismen schädigen. Das Verbundprojekt wird seit Januar 2023 von der Europäischen Union mit rund 3,8 Millionen Euro über einen Zeitraum von drei Jahren gefördert. Davon fließen allein an das ZfM 716.000 Euro. Gemeinsam mit sieben weiteren europäischen Partnerinnen und Partnern aus Italien, Frankreich und Spanien arbeitet das ZfM an einem neuen Biosensor und setzen dabei auf den innovativen Einsatz der Quantentechnologie in der Spektralmessung. Heute auf dem Markt befindliche Messtechnik für die Bestimmung von solch niedrigen Konzentrationen sind nur für die Verwendung im Labor bestimmt und erfordern eine aufwendige Probenvorbereitung.

„Aufgabe der Forscherinnen und Forscher TU Chemnitz ist neben der Projektkoordination die Entwicklung und Herstellung von neuartigen, elektrisch angetriebenen Einzelphotonenquellen mit Emissionswellenlängen im nahen Infrarotbereich auf Basis sogenannter Quantenpunkte und der DNA-Origami-Technologie“, sagt Martin Möbius, Koordinator des Projektes GREENER am ZfM. Neben der Verbesserung bestehender Detektortechnologien sei auch die Datenauswertung mit Hilfe Künstlicher Intelligenz Teil des zu entwickelten Sensorsystems. „Der leicht bedienbare modulare Biosensor, der auf diesen Komponenten basiert, soll künftig die Überwachung der Wassersicherheit auf endokrin wirksame Schadstoffe beispielsweise für die Fischerei und Aquaponik ohne zusätzliche Infrastruktur und geschultes Personal ermöglichen“, so Möbius. Zudem werden im Projekt auf Basis neuer Materialien Einzelphotonendetektoren entwickelt, die auf einer einfachen und kostengünstigen thermoelektrischen Kühlung beruhen.


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Quelle: TU Chemnitz (07/2023)