Chemische Kampf- und Gefahrstoffe schnell und sicher detektieren
Chemische Kampf- und Gefahrstoffe wie Sarin, S-Lost oder Chlorpikrin können schon in kleinsten Mengen tödlich wirken. Sie sind meist farb- und geruchlos und werden häufig erst erkannt, wenn Menschen bereits gesundheitliche Schäden erlitten haben. Polizei, Feuerwehr, Katastrophenschutz und Militär benötigen daher einfach bedienbare, mobile Geräte, die solche Stoffe vor Ort schnell, zuverlässig und ohne hohe Fehlalarmrate erkennen. Bisher verfügbare Verfahren sind entweder ungenau (z. B. Teststäbchen, Prüfröhrchen) oder sehr aufwendig und nur in Speziallaboren einsetzbar (z. B. Massenspektrometrie).
Ziele und Vorgehen
Ziel von ProtecKD ist die Erforschung eines neuartigen Sensormaterials für ein tragbares Handgerät, das chemische Kampf- und Gefahrstoffe direkt aus der Luft sicher erkennen und unterscheiden kann. Es werden maßgeschneiderte „biohybride“ Peptide mit Farbstoffen in ein Gerüst aus synthetischen Nanopartikeln eingebettet. Diese Peptide reagieren gezielt mit Kampfstoffen. Kommt das Material mit einem solchen Gas in Kontakt, verändert sich die Fluoreszenz der Farbstoffe. Mehrere verschiedene Sensorfelder werden in einem Lab-on-a-Chip integriert und in ein handliches Detektionsgerät eingebaut. Eine optische Messung mit Leuchtdioden und empfindlichen Detektoren erfasst die Fluoreszenzänderungen. Algorithmen und maschinelles Lernen werten die Muster aus und zeigen dem Nutzer klar verständliche Ergebnisse an (z. B. Stoffart, Warnung).
Innovationen und Perspektiven
Die Innovation kann einen besseren Schutz von Bevölkerung und Einsatzkräften durch schnelle, verlässliche Vor-Ort-Detektion hochtoxischer Chemikalien ermöglichen. Durch die Übertragbarkeit des Sensorkonzepts auf weitere Anwendungsfelder wie Umweltüberwachung, industrielle Sicherheit, toxische Industriechemikalien, pharmazeutische Wirkstoffe oder Explosivstoffe kann eine breite Innovationswirkung entfaltet werden. Das Vorhaben liefert Beiträge zur Stärkung der internationalen Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands in den Bereichen Sicherheitstechnologien, Materialinnovationen und digitale Materialforschung.