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CH: Antibiotikakrise: Nanopartikel als Therapie-Ratgeber – Schnelltest für Blutvergiftung

Die Magnet-Nanopartikel (rot) binden spezifisch an die rund 1 µm großen Bakterien (gelb) (Elektronenmikroskopie digital koloriert). Bild: Empa
Die Magnet-Nanopartikel (rot) binden spezifisch an die rund 1 µm großen Bakterien (gelb) (Elektronenmikroskopie digital koloriert). Bild: Empa

DMZ –  POLITIK / MM ¦ AA ¦                                   Die Magnet-Nanopartikel (rot) binden spezifisch an die rund 1 µm groen Bakterien (gelb) (Elektronenmikroskopie digital koloriert). Bild: Empa

 

Forscher der Empa haben "Sepsis-Sensoren" mit magnetischen Nanopartikeln entwickelt, die Bakterien in Blutproben schnell identifizieren und potenzielle Antibiotika-Therapien vorschlagen können. Diese Innovation ist von großer Bedeutung angesichts der Antibiotikakrise.

 

Die Empa-Forscherin Qun Ren und ihr Team arbeiten an einem Diagnoseverfahren, das eine lebensbedrohliche Blutvergiftung, verursacht durch Staphylokokken-Bakterien, schnell erkennen kann. Eine Sepsis mit Staphylokokken verläuft in bis zu 40 Prozent der Fälle tödlich. Die Infektion beginnt oft als Hauterkrankung oder Lungenentzündung und kann sich dann über den Blutkreislauf ausbreiten, was zu schwerwiegenden Komplikationen führt. Es ist daher von entscheidender Bedeutung, die Erreger schnell zu identifizieren und die geeigneten Antibiotika zur Behandlung auszuwählen.

 

Bisher mussten Bakterien in Blutproben vermehrt und kultiviert werden, bevor eine Diagnose gestellt werden konnte. Dieser Schritt kostete wertvolle Zeit. Um diese Verzögerung zu umgehen, hat das Team ein Verfahren mit magnetischen Nanopartikeln entwickelt, die spezifisch an Staphylokokken binden können. Durch Anwendung eines Magnetfelds können die Bakterien gezielt nachgewiesen werden. Anschließend wird die Empfindlichkeit gegenüber Antibiotika mit einem Chemilumineszenz-Verfahren analysiert. Wenn resistente Bakterien in der Probe vorhanden sind, leuchtet sie auf. Wenn die Keime hingegen durch Antibiotika abgetötet werden können, bleibt die Reaktion dunkel. Der gesamte Sepsis-Test dauert etwa drei Stunden im Vergleich zu mehreren Tagen bei der herkömmlichen Bakterienkultivierung.

 

Das Verfahren mit den magnetischen Nanopartikeln kann auch für andere Bakterienarten angepasst werden. Ein Beispiel ist das Bakterium Pseudomonas aeruginosa, das verschiedene Krankheiten verursachen kann, einschließlich Harnwegsinfektionen, die sich zu einer gefährlichen Sepsis entwickeln können. Auch diese Bakterien sind häufig gegen Antibiotika resistent. Die Empa-Forscher konnten erfolgreich einen schnellen "Sepsis-Sensor" mit magnetischen Nanopartikeln entwickeln, der in künstlichem Urin Bakterien identifiziert und mögliche Antibiotika-Resistenzen durch eine Chemilumineszenz-Reaktion ermittelt.

 

Bisher wurden die "Magnet-Nanopartikel" in Labortests für Sepsis und Harnwegsinfektionen evaluiert. Als nächstes möchten die Forscher in Zusammenarbeit mit klinischen Partnern Proben von Patienten auswerten, um die Sepsis-Tests zu validieren.

 

Die Antibiotikakrise ist ein globales Problem, bei dem die sinkende Wirksamkeit von Antibiotika jährlich über eine Million Menschenleben fordert. Einige Staphylokokken-Stämme sind bereits gegen gängige Antibiotika resistent. Besonders besorgniserregend sind multiresistente Erreger. Die weltweite Antibiotika-Resistenz wird bereits als "Stille Pandemie" bezeichnet. In der Schweiz sind derzeit 4,7 Prozent der Staphylokokken gegen eine Vielzahl von Antibiotika resistent. Das Bakterium Pseudomonas aeruginosa ist ebenfalls gegen viele Antibiotika unempfindlich und kann zu schweren Lungenentzündungen, Harnwegsinfektionen und Sepsis führen. Die Geschwindigkeit und Präzision, mit der ein Keim identifiziert wird, ist entscheidend für das Überleben von Infizierten bei der Diagnose einer Infektion.

 

Die Entwicklung von "Sepsis-Sensoren" mit magnetischen Nanopartikeln stellt einen wichtigen Fortschritt bei der Diagnose und Therapie von Blutvergiftungen dar. Es bleibt zu hoffen, dass diese Technologie in Zukunft dazu beitragen kann, die Antibiotikaresistenz einzudämmen und lebensbedrohliche Infektionen effektiver zu behandeln.

 

 

 

Herausgeber

Eidg. Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

http://www.empa.ch 

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