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Infektionen mit bloßem Auge erkennen
Siegen (19. März 2014) – In einem neuen Projekt arbeiten Forscher der Universität Siegen an Sensoren, die bakterielle Infektionen in Wunden durch einen Farbwechsel sichtbar machen. Diese Sensoren könnten beispielsweise in Pflaster für die Behandlung von Brandwunden bei Kindern integriert werden. Gleichzeitig kann die vorbeugende Verabreichung von Antibiotika vermieden werden.
Das System klingt so einfach wie das einer Ampel. Rotes Licht heißt bremsen, grünes Licht fahren. So ein Farbwechsel ist mit bloßem Auge zu erkennen. Ein solches System soll in Zukunft dabei helfen, Infektionen in Wunden allein durch Hinsehen zu erkennen. Forscherinnen und Forscher der Universität Siegen arbeiten in einem neuen Projekt an der Entwicklung spezieller Sensoren, die genau das leisten. Diese Sensoren könnten beispielsweise in Pflaster für die Behandlung von Brandwunden bei Kindern integriert werden. Bakterielle Infektionen sind dort bisher nicht selektiv oder nur mit erheblicher Zeitverzögerung nachweisbar. Durch den Farbwechsel kann eine bakterielle Infektion sofort aufgedeckt und eine zielgerichtete Behandlung ermöglicht werden.
Das Projekt „Optische Biosensoren für Bakterien, die Wunden besiedeln“ ist ein gemeinsames Projekt der Uni Siegen und des Mawson Research Instituts an der University of Southern Australia in Adelaide (Australien). Es handelt sich um ein DAAD-ATN-Projekt (Deutscher Akademischer Austauschdienst – Australian Technology Network of Universities). Verantwortlich sind Prof. Dr. Nico Voelcker am Mawson Research Institute und Prof. Dr. Holger Schönherr an der Universität Siegen. Das Projekt wird vom BMBF (Bundesministerium für Bildung und Forschung) gefördert.
„In Zeiten rapide wachsender Resistenzen von Bakterien gegen Antibiotika ist dieser neuartige Ansatz vielversprechend, da die vorbeugende Verabreichung von Antibiotika vermieden werden kann, ohne dass unerkannte schwer wiegende Infektionen drohen“, erklärt Prof. Dr. Holger Schönherr.
Neuartige Sensoren sollen mittels sogenannter photonischer Strukturen die Detektion von Infektionen in Wunden ermöglichen – und zwar so, dass sie mit dem bloßen Auge durch einen Farbwechsel erkennbar sind. Dazu entwickeln die Partnergruppen in den kommenden zwei Jahren vor allem neuartige Strukturen und testen deren optische Eigenschaften. Der Sensor besteht dabei aus speziell strukturiertem nanoporösen Silizium. Wenn in den Poren ein Austausch z. B. von Wasser mit Alkohol stattfindet, wird dadurch ein Farbwechsel hervorgerufen. Nach dem gleichen Prinzip sollen zukünftig Infektionen angezeigt werden. Heißt: Bakterien verursachen einen Farbwechsel, der sofort erkannt werden kann.
Insgesamt fünf Forscher und Forscherinnen aus Siegen und Adelaide werden dabei im jeweiligen Partnerinstitut arbeiten. Mit dem Besuch von M. Sc. Fransiska Sri Herwahyu Krismastuti, die von nun an drei Monate in Siegen forschen wird, startet das Projekt in die heiße Phase. Ziel ist die Entwicklung einer breit anwendbaren Strategie, um den Zustand von chronischen Wunden einfach erfassen und eine optimale Behandlung ermöglichen zu können. Mit dem neuen Programm erhöht die Universität Siegen ihre internationale Sichtbarkeit und ermöglicht einen Austausch zwischen beiden Forschungsinstituten.
Das neue Projekt baut auf dem EU-Projekt „BacterioSafe“ auf, das im Juni 2014 ausläuft. In diesem Projekt hatten Siegener Chemiker der Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät Verfahren entwickelt, die das Vorhandensein sogenannter pathogener (krankmachender) Keime anzeigen und gleichzeitig die Freisetzung antibakterieller Stoffe erlauben. Nach vier Jahren Entwicklungsarbeit im Rahmen der „BacterioSafe Studie“ sind in der Gruppe von Prof. Dr. Holger Schönherr in der Physikalischen Chemie verschiedene Ansätze und Demonstratoren entwickelt worden, deren technologische Umsetzung zurzeit mit Nachdruck untersucht und weiterentwickelt wird. Die Aktivitäten in BacterioSafe wurden bereits erfolgreich durch das EU finanzierte Austauschprogramm „KOALA“ mit dem Mawson Research Institute an der University of Southern Australia in Adelaide (Australien) flankiert. 2013 und 2014 forschten vier Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen aus Siegen in Adelaide, derzeit arbeiten zwei Doktorandinnen dort.
Abb.: Ein photonischer Sensor aus nanoporösem Silizium zeigt durch einen Farbwechsel den Austausch von Wasser in den Nanoporen mit Ethanol an. Nach dem gleichen Prinzip sollen Infektionen angezeigt werden. Photo: G. Schulte, H. Schönherr, N. Voelcker, et al.
Quelle: Universität Siegen, 19.03.2014.