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Eine neue Methode zur Detektion von Bakterien und Infektionen haben Forscherinnen und Forscher aus Bochum, Göttingen, Duisburg und Köln entwickelt. Sie nutzen fluoreszierende Nanosensoren, um Krankheitserreger schneller und einfacher aufzuspüren als das mit etablierten Verfahren möglich ist. Ein Team um Prof. Dr. Sebastian Kruß, früher an der Universität Göttingen, jetzt an der RUB, beschreibt die Ergebnisse in der Zeitschrift Nature Communications, online veröffentlicht am 25. November 2020.

Um Bakterien mit herkömmlichen Methoden zu detektieren, müssen Gewebeproben entnommen und analysiert werden. Die Gruppe um Sebastian Kruß möchte die Probenentnahme überflüssig machen und Krankheitserreger mit winzigen optischen Sensoren direkt am Ort der Infektion sichtbar machen.

Fluoreszenz verändert sich in Anwesenheit bakterieller Moleküle

Die Sensoren basieren auf modifizierten Kohlenstoff-Nanoröhren mit einem Durchmesser von weniger als einem Nanometer. Bestrahlt man sie mit sichtbarem Licht, leuchten sie anschließend im für Menschen nicht sichtbaren Nah-Infrarotbereich. Das Fluoreszenzverhalten ändert sich, wenn die Nanoröhren auf bestimmte Moleküle in ihrer Umgebung treffen. Da Bakterien einen charakteristischen Molekülmix absondern, kann das Leuchten der Sensoren somit die Anwesenheit bestimmter Erreger anzeigen.

In der vorliegenden Arbeit beschreibt das Forschungsteam Sensoren für verschiedene bakterielle Motive, deren Kombination die Detektion und Differenzierung von gefährlichen Pathogenen erlaubt, die zum Beispiel mit Implantat-Infektionen assoziiert sind. „Die möglichen Anwendungsbereiche sind jedoch nicht darauf beschränkt“, ergänzt Sebastian Kruß, der die Gruppe Funktionale Grenzflächen und Biosysteme an der RUB leitet und Mitglied im Exzellenzcluster Ruhr Explores Solvation, kurz Resolv, ist. „Auch eine bessere Schnelldiagnostik von Blutkulturen im Rahmen einer Sepsis ist in Zukunft denkbar.“