Smartes Projekt will Infektionserreger im Flugverkehr stoppen

Fraunhofer IZI-Wissenschaftlerin Isabel Steppert bei der Probenmessung. (Foto: Fraunhofer IZI)

Die Ausbreitung von Infektionserregern über den Flugverkehr zu verhindern, ist das Ziel des Projektes HiFly. Einer der Ansätze in diesem Projekt ist es, Ausbreitungswege bereits bei der Passagierkontrolle am Flughafen schnell und zügig ohne den Einsatz molekularbiologischer Methoden nachzuweisen.

Nicht nur Personen und Waren reisen im Flugzeug rund um den Globus. Auch Keime nutzen zunehmend diesen Weg für ihre Verbreitung. Das Risiko weltweiter Epidemien nimmt laut Weltgesundheitsorganisation WHO zu. Im Verbundprojekt HyFly erarbeiten Partner aus Industrie und Forschung deshalb Strategien, um Infektionsketten im Flugverkehr einzudämmen und präventiv effektive Gegenmaßnahmen zu etablieren. Ergebnis des Projekts sollen konkrete Handlungsempfehlungen für Flughafenbetreiber und Fluggesellschaften sein. Das Verbundprojekt HyFly wird im Rahmen der Initiative InfectControl 2020 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 2,6 Millionen Euro gefördert.

Schneller Keimcheck durch die Luft

Einer der Ansätze Ausbreitungswege für Infektionserreger zu kontrollieren ist es, bereits bei der Passagierkontrolle am Flughafen Infektionen schnell und zügig ohne den Einsatz molekularbiologischer Methoden nachzuweisen. Dazu wollen Forscher des Fraunhofer-Instituts für Zelltherapie und Immunologie IZI ein nicht-invasives Verfahren etablieren, das auf der Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS) basiert. „Molekularbiologische Methoden scheiden hier aus, sie sind zu zeitaufwändig. Wir setzen stattdessen auf die IMS, ein nicht-invasives Verfahren, das beispielsweise auf Abstriche oder die Entnahme von Blut und Speichel verzichtet. Die Methode hat sich seit vielen Jahren an Flughäfen weltweit zum Nachweis von Drogen- und Sprengstoffresten bewährt“, sagt Dr. Dirk Kuhlmeier, Leiter der Arbeitsgruppe MicroDiagnostics am Fraunhofer IZI.

Der Forscher und sein Team entwickeln ein System, das Bakterien in wenigen Minuten anhand von volatilen organischen Substanzen (VOC) voneinander unterscheiden soll. Diese flüchtigen organischen Verbindungen sind Bestandteile der Atemluft. „IMS zeichnet sich durch die Möglichkeit zur schnellen, empfindlichen Detektion von flüchtigen organischen Verbindungen direkt in der Luft aus“, erläutert Kuhlmeier.

Infektionserreger identifizieren

Dazu werden zunächst die Bestandteile der Atemluft per Gaschromatographie vorgetrennt. Danach werden sie in das angekoppelte Ionenmobilitätsspektrometer weitergeleitet, wo geladene Teilchen hergestellt werden. „Neutrale Moleküle der VOCs werden durch hohe Energie ionisiert. Die geladenen Moleküle bewegen sich im homogenen elektrischen Feld sehr schnell zum Detektor“, so der Forscher und ergänzt: „Anhand der Driftzeit, die ein Molekül bis zum Aufprall auf die Elektrode benötigt, lässt es sich charakterisieren, das Bakterium kann aufgrund einer spezifischen Zusammensetzung der VOCs identifiziert werden.

Erste Tests wurden bereits erfolgreich abgeschlossen. Die neu entwickelte nicht-invasive Diagnostik hat großes Potenzial, um verschiedene Erreger voneinander zu unterscheiden. Zurzeit arbeiten Kuhlmeier und sein Team daran, das Verfahren im neuen Fraunhofer-Projektzentrum „Mikroelektronische und Optische Systeme für die Biomedizin“ in Erfurt zu optimieren. Präklinische Untersuchungen sollen 2019 durchgeführt werden. Dann will das Leipziger Forscherteam in weiteren Tests den Einfluss der Nahrungsaufnahme auf die Atemluft untersuchen und prüfen, inwieweit sie die Diagnostik beeinflusst.