Rotes Licht für Infektionen
Deutsche und australische Wissenschaftler entwickeln gemeinsam an der Universität Siegen optische Biosensoren für Bakterien.
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 identifizieren. 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 ließe sich eine bakterielle Infektion sofort aufdecken und rasch zielgerichtet behandeln.
Abb.: Bei der Arbeit an neuen Biosensoren: Holger Schönherr, Fransiska Sri Herwahyu Krismastuti, Gregor Schulte (Bild: U. Siegen)
Das Projekt „Optische Biosensoren für Bakterien, die Wunden besiedeln“ ist ein gemeinsames Projekt der Universität Siegen und des Mawson Research Institute 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 Nico Voelcker am Mawson Research Institute und 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 sich so die vorbeugende Verabreichung von Antibiotika vermeiden lässt, ohne dass unerkannte schwer wiegende Infektionen drohen“, erklärt Holger Schönherr.
Die Sensoren sollen mittels photonischer Strukturen Infektionen in Wunden aufspüren – und zwar so, dass sie mit bloßem Auge durch einen Farbwechsel erkennbar sind. Dazu entwickeln die Partnergruppen in den kommenden zwei Jahren vor allem neuartige Strukturen und testen deren optische Eigenschaften. Dabei besteht der Sensor aus speziell strukturiertem nanoporösen Silizium. Wenn in den Poren ein Austausch etwa von Wasser mit Alkohol stattfindet, ändert sich seine Farbe. Nach dem gleichen Prinzip sollen zukünftig Infektionen angezeigt werden. Bakterien verraten sich also durch einen Farbwechsel.
Insgesamt fünf Forscher und Forscherinnen aus Siegen und Adelaide werden dabei im jeweiligen Partnerinstitut arbeiten. Mit dem Besuch von 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 gewährleisten zu können. Mit dem neuen Programm erhöht die Universität Siegen ihre internationale Sichtbarkeit und ermöglicht einen Austausch zwischen beiden Forschungsinstituten.
Abb.: Farbwechsel eines photonischen Sensors aus nanoporösem Silizium (Bild: G. Schulte et al.)
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, mit denen sich pathogene (krankmachende) Keime anzeigen und zugleich antibakterielle Stoffe freisetzen lassen. Nach vier Jahren Entwicklungsarbeit im Rahmen der BacterioSafe-Studie hat die Gruppe von Holger Schönherr in der Physikalischen Chemie verschiedene Ansätze und Demonstratoren entwickelt, deren technologische Umsetzung die Wissenschaftler zurzeit mit Nachdruck untersuchen und weiterentwickeln.
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.
U. Siegen / FM
