Pandemie-Prävention am Flughafen

Keime können sich auf dem Luftweg unkontrolliert verbreiten.Möglicherweise infizierte Personen sollen sich künftig über Bestandteile ihrerAtemluft ermitteln lassen.

Flughäfen sind Drehkreuze für Erreger aus allerWelt. Über den Luftweg breiten sich Infektionskrankheiten mit großerGeschwindigkeit über Länder und Kontinente hinweg aus. Das Risiko von Pandemien nimmt daher nach Angaben derWeltgesundheitsorganisation (WHO) zu. Neue Antiinfektionsstrategien sindgefragt. Hier setzt das Verbundprojekt HyFly an, das im Rahmen der InitiativeInfectControl 2020 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 2,6 MioEuro gefördert wird. Partner aus Industrie und Forschung erarbeiten Strategien,um Infektionsketten im Flugverkehr einzudämmen und präventiv effektiveGegenmaßnahmen zu etablieren. Ergebnis des Projekts sollen konkreteHandlungsempfehlungen für Flughafenbetreiber und Fluggesellschaften sein.

Einer der Ansätze im Projekt, Ausbreitungswege zu kontrollieren, ist es,bereits bei der Passagierkontrolle am Flughafen Infektionen schnell und zügigohne den Einsatz molekularbiologischer Methoden nachzuweisen. InfiziertePersonen sollen sich künftig mithilfe eines nicht-invasiven Verfahrens über Bestandteile ihrer Atemluft ermittelnlassen. Hierfür etablieren Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer-Institutsfür Zelltherapie und Immunologie IZI ein nicht-invasives Verfahren, das auf derIonenmobilitätsspektrometrie (IMS) basiert. Die Ergebnisse des Projekts sollenin die konkreten Handlungsempfehlungen von Flughafenbetreibern und Flughäfeneinfließen.

„Molekularbiologische Methoden scheiden hier aus, sie sind zu zeitaufwändig.Wir setzen stattdessen auf die IMS, ein nicht-invasives Verfahren, dasbeispielsweise auf Abstriche oder die Entnahme von Blut und Speichelverzichtet. Die Methode hat sich seit vielen Jahren an Flughäfen weltweit zumNachweis von Drogen- und Sprengstoffresten bewährt“, erklärt Dr. DirkKuhlmeier, Leiter der Arbeitsgruppe MicroDiagnostics am Fraunhofer IZI.Der Forscher und sein Team entwickeln ein System, das Bakterien in wenigenMinuten anhand von volatilen organischen Substanzen (VOC, kurz für volatileorganic compounds) voneinander unterscheiden soll. Diese flüchtigenorganischen Verbindungen sind Bestandteile der Atemluft. „IMS zeichnet sichdurch die Möglichkeit zur schnellen, empfindlichen Detektion von flüchtigenorganischen Verbindungen direkt in der Luft aus“, so Kuhlmeier.

Per Gaschromatographie werden die Bestandteile der Atemluft im ersten Schrittvorgetrennt und anschließend an das angekoppelte Ionenmobilitätsspektrometerweitergeleitet, wo geladene Teilchen hergestellt werden. „Neutrale Moleküle derVOCs werden durch hohe Energie ionisiert. Die geladenen Moleküle bewegen sichim homogenen elektrischen Feld sehr schnell zum Detektor. Anhand der Driftzeit,die ein Molekül bis zum Aufprall auf die Elektrode benötigt, lässt es sichcharakterisieren, das Bakterium kann aufgrund einer spezifischenZusammensetzung der VOCs identifiziert werden“, erläutert der Forscher dasVerfahren.

Erste Labortests sind erfolgreich abgeschlossen, die neu entwickeltenicht-invasive Diagnostik hat großes Potenzial, um verschiedene Erregervoneinander zu diskriminieren. Derzeit optimieren Kuhlmeier und sein Team dasVerfahren. Geplant ist, die Diagnostik im neuen Fraunhofer-Projektzentrum„Mikroelektronische und Optische Systeme für die Biomedizin“ zuperfektionieren. Das Projektzentrum in Erfurt wird am 19. Oktober dieses Jahresvon Fraunhofer-Präsident Prof. Reimund Neugebauer gemeinsam mit dem ThüringerMinister für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft WolfgangTiefensee offiziell eröffnet. Neben dem Fraunhofer IZI decken dort dieFraunhofer-Institute für Optik und Feinmechanik IOF und für PhotonischeMikrosysteme IPMS mit ihren Kernkompetenzen die Disziplinen Biowissenschaften,Mikroelektronik, Mikrosystemtechnik sowie Optik und Photonik ab.

Präklinische Untersuchungen sind für 2019 anberaumt. Dann will das LeipzigerForscherteam in weiteren Tests den Einfluss der Nahrungsaufnahme auf dieAtemluft untersuchen und prüfen, inwieweit diese die Diagnostik beeinflusst.

Quelle:
Fraunhofer-Gesellschaft