Gefährliche Keime, gegen die viele Antibiotika nicht mehr wirken, stellen eine zunehmende Bedrohung in der Medizin dar. Dass immer mehr Erreger resistent sind gegenüber Medikamenten, ist auf den hohen Antibiotikaeinsatz zurückzuführen. Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), des Center for Sepsis Control and Care des Jenaer Universitätsklinikums und der Friedrich-Schiller-Universität Jena arbeiten an einer schnellen, kostengünstigen Alternative zur bislang zeitintensiven mikrobiologischen Erregerdiagnostik. Ein Standardverfahren für die Infektionsdiagnostik kann bis zu 72 Stunden dauern, bis ein verlässliches Ergebnis vorliegt. Der neuartige Schnelltest gibt innerhalb von dreieinhalb Stunden Auskunft darüber, welches verfügbare Antibiotikum im konkreten Fall noch wirksam ist.
Projektleiterin Prof. Ute Neugebauer erläutert den Ansatz des revolutionären Verfahrens, der eine sowohl kostengünstige, vor allem aber eine schnelle Alternative zu bisherigen Verfahren darstellt: „Wir kombinieren lichtbasierte Analysemethoden mit mikrofluidischer Probenprozessierung. Mit unserem Lab-on-a-Chip-System, also einem miniaturisierten Labor, können wir Bakterienstämme und deren Resistenzen in weniger als dreieinhalb Stunden eindeutig bestimmen.“ Zeit ist bei der Behandlung schwerer Infektionen ein ganz entscheidender Faktor. Damit liefert das neue Verfahren eine Grundlage für eine verlässliche Therapieentscheidung.
Wie gehen die Wissenschaftler dabei methodisch vor? Auf der Oberfläche eines briefmarkengroßen Chips sind winzige Elektroden angebracht, auf denen elektrische Felder die Bakterien in einem sehr kleinen Bereich fixieren. Die Erreger werden dort mit verschiedenen Antibiotika in unterschiedlicher Konzentration in Kontakt gebracht und mit Hilfe der Raman-Spektroskopie untersucht. Nach zwei Stunden kann man bereits Veränderungen bei den Ramen-Spektren beobachten. Daraus lässt sich sowohl ableiten, ob der Stamm resistent oder sensibel ist als auch das diagnostische Parameter „Konzentrationshöhe des Antibiotikums“, erklärt Prof. Jürgen Popp, Direktor des Leibniz-IPHT und Leiter des Instituts für Physikalische Chemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena.
Mit diesem Verfahren könnte die Diagnostik von Infektionskrankheiten entscheidend verändert werden. Aktuell arbeiten die Wissenschaftler an einer Plattform für den Einsatz in Krankenhäusern, der nächste Entwicklungsschritt ist der Einsatz im ambulanten Bereich. Über ein kartuschenbasiertes Schnellsystem könnten Mediziner dann unkompliziert und schnell Resistenzen bestimmen und auf den Ergebnissen basierend das passende Medikament für ihre Patienten auswählen.
Quelle: Bionity.com