Ein kostengünstiger Sensor zur Überwachung arzneimittelresistenter Bakterien
Die Untersuchung der Eigenschaften pathogener Bakterien, etwa, wie schnell sie wachsen und wie sie auf Antibiotika reagieren, ist ein Eckpfeiler der klinischen Praxis. Doch für viele mikrobiologische Labore außerhalb Westeuropas und der Vereinigten Staaten können die Kosten für diese Tests nahezu unbezahlbar hoch sein. Das EU-finanzierte Projekt MuFLOART zielte darauf ab, kostengünstige Alternativen zu entwickeln, die überall Einsatz finden können. „Die Geräte zum Erhalt dieser Daten sind nichts Besonderes, unglaublich langweilig und doch überraschend kostenintensiv“, so Projektforscher Robert Beardmore.
Bau einer günstigeren Alternative
Die Suche nach einer Alternative begann, als die Mathematiker Beardmore und Ivana Gudelj von der Universität Exeter ihr eigenes Labor eröffneten. „Wir haben mit experimentellen Kolleginnen und Kollegen zusammengearbeitet, denen es widerstrebte, die von uns vorgeschlagenen Wege zu beschreiten. Deshalb haben wir unser eigenes Labor eingerichtet, um einige unserer verrückteren Ideen zu erforschen“, ergänzt Gudelj, die Koordinatorin des Projekts MuFLOART. „Uns wurden für sehr gängige Geräte viel zu hohe Preise berechnet, also dachten wir, wir stellen selbst welche her“, fährt Beardmore fort. „Mathematik und Kodieren geben einem genug Einblick, um selbst etwas zusammenzubasteln.“ An die Stelle eines typischen Photospektrometers im Wert von 30 000 EUR soll nun ein zum Patent angemeldeter Prototyp im Wert von 200 EUR treten, der nur einen Bruchteil der Grundfläche einnimmt. „Wir haben versucht, ein kleines, energiesparendes und leichtes Gerät zu entwickeln, das mit Sonnenenergie betrieben werden und die Daten lesen kann, die Labore von bakteriellen Krankheitserregern benötigen“, erklärt Beardmore. Die beiden erläutern weiter, dass es nichts Neues an der Maschine gibt, und es sich im Grunde nur um eine originelle Umnutzung bereits vorhandener Technologie und viel Fehlerbehebung handelt. „Es geht darum, die Dinge zu betrachten, an denen ausgebildete Mikrobiologinnen und Mikrobiologen möglicherweise kein Interesse haben“, fügt Gudelj hinzu.
Nutzung in Forschung und Lehre
Es ist unwahrscheinlich, dass das kostengünstige Gerät in Kliniken in Westeuropa und den Vereinigten Staaten Anwendung finden wird. „Es handelt sich um ein zu niedrigen Kosten hergestelltes Gerät. Die Entwicklung eines klinisch zugelassenen Geräts kostet dagegen jedoch eine Menge. Aufgrund dieser Vorschriften konnten wir keinen Zugang zu den klinischen Märkten erhalten“, merkt Beardmore an. Gudelj und Beardmore gehen eher davon aus, dass die preiswerten Spektralphotometer ihre Nische in Forschungslaboren oder in Entwicklungsländern, die medizinische Versorgung für über große geografische Entfernungen verteilte Bevölkerungsgruppen benötigen, finden werden. Die Geräte können aber auch von Schulen und Bildungszentren genutzt werden, um den Schülerinnen und Schülern bzw. den Studierenden zu helfen, eigene Erfahrungen bei der Quantifizierung und Beschreibung von Bakterien sowie an Orten mit eingeschränktem Zugang zu medizinischen Kliniken wie Schiffen, U-Booten und sogar Raumfahrzeugen zu sammeln. „Die NASA stand der Spektralphotometrie für Marsmissionen, die eine solche Maschine erfordern könnten, positiv gegenüber“, sagt Beardmore. „Klassische Spektroskope in unserem Labor wiegen 40 Kilogramm, wir können eines mit einem Gewicht von 500 Gramm bauen.“
Hohes Risiko, hoher Gewinn
Unterstützt wurde das Projekt über das EU-Programm „Horizont 2020“. „Ohne die EU-Finanzierung hätten wir dieses Stadium mit einem Prototyp nicht erreicht“, so Gudelj. „Diesen ersten Schritt zu machen, war wirklich wichtig. Der Europäische Forschungsrat wagte sich an eine risikoreiche Idee mit hohem potenziellen Gewinn heran und entschied sich damit für einen alles andere als bewährten Pfad.“ „Wir haben Prototypen hergestellt und bewiesen, dass sie funktionieren. Wir haben gezeigt, dass die Daten gut sind, und das Fundament gelegt. Aber die erforderlichen Schritte, um ein Gerät vom Labor auf den Markt zu bringen, sind nochmal eine ganz andere Größenordnung“, erläutert Beardmore. „Es ist ein langer Weg von Patenten und der CE-Kennzeichnung bis hin zur Softwareentwicklung.“ Derzeit versuchen Gudelj und Beardmore, sich weitere Finanzmittel zu sichern, um die Entwicklung fortzusetzen. Im Falle eines Erfolgs könnte der von zwei Mathematikern als zu hoch empfundene Preis für Labordienstleistungen zu einem erschwinglichen Desktop-Spektralphotometer für alle führen.
Schlüsselbegriffe
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