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Technologien  06.07.2021

Infektionen schnell erkennen

Eine exakte Diagnose im Krankheitsfall erfordert bislang oft längeres Warten auf Labortests. Eine Entwicklung von Forschern der kanadischen McMaster University könnte das für Infektionskrankheiten unnötig machen.

Denn der Schnelltest in der Größe eines USB-Sticks verspricht eine genaue, zuverlässige Bestimmung von Erregern in weniger als einer Stunde. Dadurch könnten Hausärzte praktisch sofort mit der wirklich richtigen Behandlung beginnen.

Das Gerät nutzt DNA-basierte Technologie. Ein Mikrochip analysiert einen Tropfen Blut, Speichel oder Urin mithilfe von Molekülen, um die charakteristische Protein-Signatur einer Infektion nachzuweisen. Der Stick wird dann an ein Smartphone gesteckt, um die Ergebnisse anzuzeigen. In 'Nature Chemistry' beschreibt das Team konkret, dass das mit echten Proben für Harnwegsinfekte funktioniert. Die Forscher haben nun daran gearbeitet, derart diverse Bakterien und Viren nachzuweisen. 'Das wird Ärzten Fakten geben, um zu stützen, was sie aufgrund ihrer Fähigkeiten und Erfahrung vermuten', sagt Yingfu Li, McMaster-Professor für Biochemie und Biomedizin.

Mit dem Schnelltest ließe sich also direkt in der Arztpraxis ermitteln, was genau der Patient hat, statt auf einen Labortest warten zu müssen. 'Dies bedeutet, dass Patienten eine bessere Behandlung bekommen und schwerwiegende Komplikationen vermeiden könnten', meint Leyla Soleymani, McMaster-Professorin für Technische Physik. Nicht nur für den Einzelnen wichtig ist, dass sich somit Fehlbehandlungen verhindern lassen dürften. 'Das könnte unnötige Antibiotikagabe vermeiden, was uns Zeit im Kampf gegen Antibiotikaresistenz verschaffen könnte', betont Soleymani.

Die Technologie soll einerseits durch ihre Vielseitigkeit punkten. So arbeitet das Team derzeit auch daran, damit COVID-19 nachzuweisen. Die Forscher wollen zudem testen, ob der Ansatz neben Bakterien und Viren auch Krebsmarker nachweisen kann. Jedenfalls befasst man sich bei der McMaster University schon mit dem regulatorischen Rahmen für eine Zulassung sowie möglichen Industriepartnerschaften, damit die Technologie bald zum Praxiseinsatz kommt - und das nicht nur in Kanada. Denn sie könnte gerade in jenen Teilen der Welt von großem Nutzen sein, wo Labortests und damit gesicherte Diagnosen ohnehin schwer möglich sind.

Coronatest in Gesichtsmaske

Eine neue Gesichtsmaske von Forschern des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der Harvard University erkennt eine COVID-19-Infektion. Den Ingenieuren zufolge schlägt der Prototyp bei einem positiven Träger binnen 90 Minuten zuverlässig Alarm. Die Sensor-Technologie könnte auch zur Herstellung von Kleidung verwendet werden, die zahlreiche Krankheitserreger erkennt. Details wurden im Fachjournal 'Nature Biotechnology' publiziert.

Die neuen Masken sind laut dem MIT mit winzigen Einwegsensoren ausgestattet, die in andere Gesichtsmasken eingebaut werden und auch zur Erkennung anderer Viren angepasst werden könnten. Die Sensoren basieren auf gefriergetrockneten zellulären Maschinen, die das Team zuvor für den Einsatz in der Papierdiagnostik für Viren wie Ebola und Zika entwickelt hat. In einer neuen Studie haben die Forscher gezeigt, dass sich die Sensoren nicht nur in Gesichtsmasken, sondern auch in Kleidung wie Laborkitteln integrieren lassen. Damit ließe sich die Exposition von Mitarbeitern im Gesundheitswesen gegenüber einer Vielzahl von Krankheitserregern und anderen Bedrohungen überwachen.

'Wir haben gezeigt, dass wir eine breite Palette von Sensoren aus der synthetischen Biologie gefriertrocknen können, um virale oder bakterielle Nukleinsäuren sowie toxische Chemikalien, einschließlich Nervengifte, zu erkennen. Wir glauben, dass diese Plattform tragbare Biosensoren der nächsten Generation für Ersthelfer, Gesundheits- und Militärpersonal ermöglichen könnte', so James Collins, Hauptautor der Studie und Professor für Medizintechnik und -wissenschaft am Institute for Medical Engineering and Science (IMES) und im Department of Biological Engineering des MIT.

Die Sensoren der Gesichtsmaske sind so konzipiert, dass sie vom Träger aktiviert werden können, wenn er bereit ist, den Test durchzuführen. Die Ergebnisse werden nur auf der Innenseite der Maske angezeigt, um die Privatsphäre des Benutzers zu wahren. Die neuen tragbaren Sensoren und die diagnostische Gesichtsmaske basieren auf einer Technologie, die Collins vor einigen Jahren zu entwickeln begann. 2014 zeigte er, dass Proteine und Nukleinsäuren, die benötigt werden, um synthetische Gennetzwerke zu erstellen, die auf bestimmte Zielmoleküle reagieren und sich Papier einbetten lassen. Diesen Ansatz nutzte er für Papierdiagnosen für das Ebola- und Zika-Virus. Mit dem Labor von Feng Zhang entwickelte Collins 2017 ein weiteres zellfreies Sensorsystem namens 'SHERLOCK', das auf CRISPR-Enzymen basiert und den hochempfindlichen Nachweis von Nukleinsäuren ermöglicht.

pte/red

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#Infektionen #Sensor #Test #Gesundheit



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