Sensoren für Superkeime

Die Ausbreitung von Antibiotika-resistenten Superkeimen stürzt die medizinische Versorgung weltweit in eine Krise. Es wird geschätzt, dass die Anzahl der Opfer von multiresistenten Bakterien im Jahr 2028 ähnlich hoch sein wird wie vor der Entdeckung des Penicillins 100 Jahre zuvor, verbunden mit Kosten im mehrstelligen Milliardenbereich. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) nennt denn auch die «stille Pandemie» eine der grössten Bedrohungen für die globale Gesundheit.

Befeuert wird die Ausbildung von Resistenzen, wenn vorschnell Antibiotika eingesetzt werden, ohne dass der zugrundeliegende Krankheitserreger zuvor identifiziert wurde. Nicht ganz unverständlich, denn: Bei der Diagnose mit zeitaufwändigen Methoden geht wertvolle Zeit verloren, so dass etwa in Notfallsituationen oft darauf verzichtet wird, entsprechende Laborergebnisse abzuwarten. Die mögliche Folge: Eine Behandlung bleibt wirkungslos, und das Risiko weiterer Resistenzentwicklungen steigt. Empa-Forschende arbeiten daher gemeinsam mit klinischen Partnern an innovativen Diagnostik-Tools wie Sensoren, die resistente Erreger rascher aufspüren und rechtzeitig eine massgeschneiderte Behandlung erlauben.

Sensor leuchtet bei Lungenentzündung

Multiresistente Bakterien finden sich besonders häufig bei im Spital erworbenen Infektionen wie einer Lungenentzündung. Ein Erreger, der eine derartige Pneumonie auslösen kann, ist Klebsiella pneumoniae. Für diesen Superkeim entwickelt die Empa-Forscherin Giorgia Giovannini vom «Biomimetic Membranes and Textiles»-Labor zusammen mit dem Kantonsspital St. Gallen derzeit einen Sensor, der fluoreszierendes Licht abstrahlt, wenn eine Klebsiella-Infektion vorliegt. Dabei reagiert der Sensor auf das Enzym Urease, das die Bakterien produzieren. Im Projekt «Doorstep» arbeiten die Forschenden an Polymerpartikeln, die einen fluoreszierenden Farbstoff umgeben. Zersetzt die bakterielle Urease das Polymer, kann der Farbstoff seine Leuchtkraft entfalten. Die Diagnostikmethode soll mit einem Rachenabstrich oder einer Sputum-Probe funktionieren. Dies würde es ermöglichen, die Erreger einer Lungenentzündung innert weniger Stunden anstelle von mehreren Tagen zu bestimmen.