Ich bin zwiegespalten hinsichtlich der Frage, ob ich Smartphones und deren Allgegenwärtigkeit als Gewinn oder Plage ansehen soll. Ich besitze selbst eins und habe oft schon von Möglichkeiten wie schnellen mobilen Internetrecherchen, dem instantanen Versenden von vor Ort aufgenommenen Photos und den verschiedenen Kommunikationswegen, die so ein Gerät eröffnet, profitiert. Andererseits verabscheue ich „Phubbing“, das ich für einen kolossale Unsitte halte und das dennoch so unglaublich verbreitet ist, daß es mich manchesmal regelrecht gruselt, wenn ich z.B. in einem Restaurant, aufgeschreckt durch die Stille um mich her, feststelle, daß an ca. 80% der anderen Tische sich zwar Menschen gegenübersitzen, aber statt miteinander mit kilometerweit entfernten anderen Menschen kommunizieren, die vielleicht auch gerade mit einem nicht-virtuellen Gesprächspartner an einem Tisch sitzen und diesen zu Gunsten ihres Smartphones ignorieren. Einmal habe ich gestoppt, wie häufig ein Mensch in meinem Sichtfeld zu seinem Smartphone gegriffen und auf das Vorliegen neuer Nachrichten o.ä. überprüft hat und über 20 Minuten hinweg ließ er das Gerät jeweils keine 45 Sekunden ruhen! Das ist kein Einzelfall und Smartphone-Sucht ist längst ein bekanntes Phänomen zu dessen Bekämpfung es in unübertrefflicher Ironie nun eine App gibt.
Dabei kann man Smartphones statt zum Abknallen adipöser, virtueller Vögel oder der Mitteilung des eigenen Erfolgs bei dieser erbaulichen Tätigkeit an entfernte Mitjäger tatsächlich auch sehr sinnvoll einsetzen. Diese hochgezüchteten und mit modernster Miniaturtechnologie ausgestatteten Geräte eignen sich nämlich u.a. für verschiedene wissenschaftliche Anwendungen (sogar eine forensische, über die ich ein andermal berichten werde), die richtigen Apps vorausgesetzt [1-3].
Besonders cool finde ich die „Solar-PCR-App“ [4]. Mit dieser App und einer kostengünstigen und nicht stromnetzabhängigen Apparatur kann man nämlich nun auch in Entwicklungsländern bzw. an Orten, an denen aus welchen Gründen auch immer gerade kein Strom zur Verfügung steht, eine PCR durchführen, angetrieben nur von Sonnenenergie. Die enorme Bedeutung der PCR, z.B. bei der medizinischen Virusdiagnostik, geht leider einher mit einem Bedarf an aufwendiger Technologie. Insbesondere das sequentielle Aufheizen auf ca. 95°C, Abkühlen auf ca. 60°C und wieder Aufheizen auf ca. 72°C ist nicht nur sehr energieaufwendig, sondern muß auch sehr präzise gesteuert werden, damit die PCR funktioniert. Normalerweise benötigt man dafür einen mehrere Tausend Euro teuren Thermocycler. David Erickson, Professor an der “Cornell’s Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering” hat nun eine Möglichkeit vorgestellt, die PCR mit einer solargetriebenen Apparatur durchzuführen, die von einem Smartphone überwacht wird.
Lens: Linse; Tilting stage: kippbare Auflagefläche; Mask and microfluidic chip: eine Art Blende und ein Chip mit dünnen Kapillaren, in denen sich die PCR-Chemikalien befinden; Thermocouple wires: Kabel für Thermoelemente
Auf dem Bild erkennt man die Apparatur. Die Linse wird gegen die Sonne ausgerichtet und zusammen mit der beweglichen Blende/Maske kann eine bestimmte Lichtintensität und damit Heizleistung eingestellt und schnell verändert werden. Das System wird dabei an die vorhandene Umgebungstemperatur und Sonnenlichtintensität angepasst.
Das Probenmaterial für die PCR wandert von der Mitte des Mikrofluidic-Chips mit konstanter Geschwindigkeit spiralförmig durch die Kapillaren nach außen und wieder zurück und durchläuft so Bereiche mit unterschiedlicher Temperatur, die durch die Blende scharf abgegrenzt werden. Die Temperaturen in den Zonen werden dabei beständig von Thermoelementen gemessen und die Messwerte werden in Echtzeit an das Smartphone übertragen, so daß die optimalen Werte (95°, 60°C, 72°C) überwacht werden können. Eine Spritzenpumpe drückt die Flüssigkeit in konstantem Tempo durch die Kapillare, so daß jeder Zyklus (= Durchfluß aller drei Temperaturzonen) etwa eine Minute und die gesamte PCR ca. eine halbe Stunde dauert.
Um die PCR auswerten zu können, wird dann das fertige Reaktionsprodukt in einen weiteren Chip eingefüllt, der mit einer Chemikalie vorbefüllt ist, die an DNA bindet und dabei Fluoreszenz abgibt, wenn sie mit Licht einer bestimmten Wellenlänge bestrahlt wird. Auch hier hilft das Smartphone: mit einer blauen LED erzeugt es fluoreszenzanregendes Licht und mit seiner Kamera registriert es das resultierende Fluoreszenzsignal. Eine weitere App kann dann diese Daten auswerten und interpretieren, z.B. indem sie feststellt, daß ein DNA-Fragment definierter Größe vorliegt, was dem Nachweis eines Virus entsprechen kann. Diese Feld-PCR-Apparatur mit App wurde auch bereits erfolgreich eingesetzt, um in Hautbiopsien von Kaposi-Sarkom-Patienten das HHV8 nachzuweisen und viele andere Anwendungen sind denkbar. Inzwischen laufen erste Testreihen in Kenja und Uganda, wo Technikern und Krankenschwestern beigebracht wird, DNA aus Patientenproben zu extrahieren und dann mittels Solar-PCR zu analysieren. Auf diese Weise schaffen sie derzeit 10 Proben am Tag.
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