Mit kompaktem Sensor schneller auf Norovirenausbrüche reagieren
Jedes Jahr im Winter rechnet das Karolinska-Krankenhaus mit einen Ausbruch des Norovirus (d. h. der Grippe). Aufgrund dessen sind hunderte Angestellte und tausende Patienten für mehrere Tage arbeitsunfähig und ganze Stationen geschlossen, was wiederum hunderttausende Euro kostet, lebensrettende Operationen stark verzögert und die Kapazität des Gesundheitswesens im Großraum Stockholm erheblich vermindert. Natürlich ist dieses Phänomen nicht auf das Karolinska-Krankenhaus begrenzt, sondern stellt ein stets wiederkehrendes Thema in Krankenhäusern, Tagesstätten, Seniorenheimen und an den Arbeitsplätze weltweit dar. Und ohne wirksame Gegenmaßnahmen setzen sich diese lähmenden Ausbrüche Winter für Winter immer weiter fort. Die Herausforderung bei der Bekämpfung und Eingrenzung eines Ausbruchs ist der signifikante Mangel an präzisen Informationen über die Lokalisierung hoher Viruskonzentrationen. Um diese Lücke zu füllen, entwickelte das von der EU finanzierte Projekt NOROSENSOR das technologische Herzstück für einen zukunftsweisenden Virussensorprototyp. Der Sensor kann zur Überwachung der Konzentration von luftgetragenen Viren und anderen Krankheitserregern in Hochrisikogebieten wie Krankenhäusern, Altersheimen, Reinigungsunternehmen und Kreuzfahrtschiffen eingesetzt werden. Klein, aber fein Traditionelle Luftprobenahmemethoden sind auf auf hochspezielle Ausrüstung und den anschließenden Transport der Proben zu einem zentralen Analyselabor angewiesen, was keineswegs kosteneffizient ist und Zeit erfordert. „Obgleich wirkungsvoll, eignet sich dieses System nicht für die Überwachung mehrerer Standorte oder das Screening außerhalb des Labors, die beiden Voraussetzungen für die Bekämpfung eines Ausbruchs“, sagt Projektkoordinator Fredrik Carlborg. Der vom Projekt konzipierte Sensor hingegen kombiniert elektrostatische Luft- in Flüssigkeitsprobenahme mit geringem Energieverbrauch, kompakte Mikrofluidik-Probenvorbereitung und neuartige molekulare Werkzeuge, um sehr niedrige Nachweisgrenzen für Viruspartikel in der Luft zu erzielen. Hochsensible Quarzkristalltechnologien oder ähnliche digitale Technik ermöglichen ein Auslesung innerhalb der Sensoreinheit. Die Kompakteinheit kann durch Batterien betrieben werden und ist klein genug, um ohne Probleme transportiert zu werden. Obwohl man den Sensor im Rahmen des Projekts nicht außerhalb einer kontrollierten Laborumgebung erproben konnte, gelangen beim Testen des Prototyps Analysen und es wurden Berichte über das Auffinden luftgetragener Virenpartikel erstellt. „Bis die nächsten Versuche abgeschlossen sind, werden die Sensoren wohl zunächst als Begleiter der vielen derzeit auf dem Markt befindlichen Luftreinigungssystemen agieren“, beschreibt Carlborg die Lage. „Auch wenn diese Systeme die Luft reinigen können, können sie nicht messen, wovon sie sie gereinigt haben und wie sehr. Mit dem Norosensor verfügen sie nun über diese Fähigkeit.“ Carlborg zufolge könnte nach der Bereitschaft zum Einsatz als eigenständiges System in einem Krankenhausumfeld die erste Anwendung in der Überwachung und Kontrolle der Be- und Entlüftung nach oder während eines Norovirenausbruchs bestehen. Er erklärt: „Kennt man die Viruskonzentration in der Luft, kann in einem Krankenhaus die Quelle des Ausbruchs einfacher lokalisiert oder können präzisere Dekontaminationsschritte ausgeführt werden, so dass eine geschlossene Station schneller wieder geöffnet werden kann“. Marktpotenzial Die im Rahmen des NOROSENSOR-Projekts entwickelten Technologien sollen eine schnelle und wirkungsvolle Reaktion auf Norovirenausbrüche ermöglichen und auf diese Weise das menschliche Leid verringern sowie die Auswirkungen dieser Ausbrüche auf die Gesellschaft und die damit verbundenen Kosten begrenzen. Durch Ermöglichen der frühzeitigen Eindämmung von Virusepidemien werden Schließungen durch krankheitsbedingten Ausfall von Personal minimiert – wodurch Milliarden Euro eingespart werden können. „Kommt diese Technologie auf den Markt, so wird sie das erste wirkungsvolle Werkzeug zur direkten Probenahme des luftgetragenen Norovirus im Zusammenhang mit einem Ausbruch sein“, erläutert Carlborg. „So können im Lauf von Ausbrüchen wesentlich mehr frühzeitige und genaue epidemiologische Daten gesammelt werden, als das bislang möglich war, so dass ein Krankenhaus wie das Karolinska den alljährlichen Norovirus-Teufelskreis im Winter durchbrechen könnte.“
Schlüsselbegriffe
NOROSENSOR, Norovirus, elektrostatische Luftprobennahme mit geringem Energieverbrauch, kompakte Mikrofluidik, neuartige molekulare Werkzeuge, Quarzkristalltechnologien
