03.12.2020 Keime riechbar machen

Elektronische Nase soll Diagnose von Krankenhausinfektionen bei Frühchen erleichtern

Für Frühgeborene sind Krankenhauskeime besonders gefährlich, da ihr Immunsystem noch sehr schwach ist. Doch schon die Diagnose von Krankenhausinfektionen ist sehr kosten- und zeitaufwändig. Eine Lösung könnten elektronische Nasen sein, die minimalinvasiv verschiedene Substanzen in der Luft erkennen – auch Keime bzw. die Immunantwort des Körpers auf bestimmte Erreger. Sybelle Goedicke-Fritz vom Fachbereich Medizin der Philipps-Universität möchte sogenannte „Smellprints“ von häufig vorkommenden Erregern erstellen, die der elektronischen Nase die Diagnose von Krankenhausinfektionen ermöglichen sollen. Die Else Kröner-Fresenius-Stiftung fördert ihr Vorhaben mit 1.000 Euro im Rahmen der Sonderausschreibung „1 Million Euro gegen Keime“.

Mit Hilfe von 32 Polymersensoren kann die elektronische Nase sogenannte flüchtige organische Verbindungen (Volatile organic compounds, VOC), die unter anderem mit jedem Atemzug eines Lebewesens abgegeben werden, feststellen. „Diese VOC bestehen zu einem großen Teil aus Metaboliten, die aus dem körpereigenen Stoffwechsel stammen und können so wichtige Informationen über die Art und Aktivität sowie über den Zustand des Organismus geben“, sagt Goedicke-Fritz. „Dabei handelt es sich um eine minimalinvasive Anwendung ohne zusätzliche Belastung der Patientinnen und Patienten und ist daher für eine Vielzahl von medizinischen Fragestellungen sehr interessant“, so Goedicke-Fritz. „Gerade bei Frühchen, deren Immunsystem sehr angreifbar ist, muss die Diagnostik absolut risikofrei sein. Die elektronische Nase bietet da hervorragende Voraussetzungen. Doch um sie bestmöglich für die Früherkennung von Infektionen nutzen zu können, muss sie zunächst mit Informationen zu den gesuchten Keimen bespielt werden“, sagt die Medizinerin.

Hierfür wird Goedicke-Fritz „Smellprints“ der am häufigsten vorkommenden Erreger, darunter Enterobacter cloacae, Klebsiella oxytoca, Enterokokken sowie multiresistente Escherichia coli, erstellen. Die elektronische Nase kann dann zum Beispiel die Atemluft mit den „Smellprints“ abgleichen und so die gesuchten Keime identifizieren. „Da kleine Kinder, gerade Frühgeborene, nicht in der Lage sind, selbstständig Luft auf Kommando auszuatmen, werden wir unterschiedliche Proben nehmen. Die elektronische Nase riecht an Stuhl, Urin, Hautabstrichen und der Inkubatoratmosphäre. Ein entsprechendes tägliches oder sogar stündliches Screening könnte nicht nur zu einer schnelleren und zielgenaueren Therapie, sondern auch zur bewussteren Wahrnehmung des endemischen Vorkommens bestimmter Erreger sowie zu einer verbesserten Compliance des medizinischen Personals mit präventiven Hygienemaßnahmen führen“, sagt Goedicke-Fritz.

Die Jury der Sonderausschreibung „1 Million Euro gegen Keime“ der Else Kröner-Fresenius-Stiftung stufte das Projekt als besonders relevant und aussichtsreich ein und zeigte sich beeindruckt von dem innovativen Charakter. Das Projekt gehört damit zu den neun besten aller 211 eingereichten Projekte, die einen Beitrag zur Verbesserung der Hygiene im Krankenhaus oder ambulanten Bereich leisten wollen. Im Schwerpunkt „Digitale Lösungen für die Prozess- und Arbeitsorganisation“ gehört es sogar zu den besten drei. Mit Erhalt des Preises besteht nun auch die Möglichkeit, die sich final um einen Teil der ausgeschriebenen Fördermittel in Höhe von 1 Million Euro zu bewerben.