Sensor analysiert die Resistenz von Bakterien

Wissenschaftler der Hong Kong Baptist University (HKBU) haben einen neuen Sensor mit einer Barcode-ähnlichen Struktur entwickelt. Mit diesem soll schnell und kostengünstig nach arzneimittelresistenten Bakterien gesucht werden können. Zum Einsatz kommen soll die Neuheit in großem Maßstab bei der Bewertung von Wasser, Lebensmitteln und öffentlichen Einrichtungen. Auch bei dringenden Massenprobenuntersuchungen bei Ausbrüchen von Infektionskrankheiten könnte der Sensor von Nutzen sein.

Seit einiger Zeit sind antibiotikaresistente Bakterien zu einer Bedrohung für die medizinische Welt geworden. Dies ist auf den übermäßigen und unangemessenen Einsatz dieser Art von Medikamenten zurückzuführen. Andererseits sind Empfindlichkeitstests, mit deren Hilfe festgestellt wird, welche Antibiotika das Wachstum bestimmter Bakterientypen wirksam hemmen können, sehr langsam – sie benötigen 16 bis 24 Stunden bis zur Ausstellung. Es gibt modernere Versionen dieser Tests, die schneller, jedoch auch teurer sind und zusätzlich eine aufwendigere Laborausrüstung erfordern.

Die von den HKBU-Forschern vorgeschlagene Innovation nutzt eine schnellere und kostengünstigere Technik, denn sie liefert Ergebnisse ohne den Einsatz teurer Analysegeräte innerhalb von nur drei Stunden. Mit ihr werden bakterielle Proben überall dort untersucht, wo sie benötigt werden.

„Unser ‘Barcode’-basiertes Analysesystem ist ein vielversprechendes Mittel im Kampf gegen antimikrobielle Resistenzen. Wir hoffen, dass es für das routinemäßige Screening von resistenten Bakterien in der Lebensmittelindustrie, im öffentlichen Sektor und in Gesundheitseinrichtungen von Nutzen sein wird, da es keine fortschrittliche Ausrüstung oder professionelle Analysefähigkeiten erfordert“, betont Dr. Ren Kangning. Er ist außerordentlicher Professor im Fachbereich Chemie der HKBU.

Die Lösung ist automatisch und erfordert keine Mikroskope. Ein Teil der Struktur legt die Zellkultur an, wobei Flüssigkeiten zur Zusammensetzung des Mediums und verschiedene Konzentrationen des Antibiotikums verwendet werden, gegen das die Bakterien womöglich resistent sind. Ein zweiter Bereich mit einem Sensor im Barcode-Format informiert über eine mobile Anwendung, ob sich in der Probe Bakterien befinden, die gegen das Medikament resistent sind. Die Länge der Balken ist proportional zur Anzahl der Bakterienzellen, die unter den verschiedenen Konzentrationen des Antibiotikums kultiviert wurden.

Das vom Sensor gelieferte Bild wird von einer Anwendung automatisch ausgewertet. Haben alle Balken eine ähnliche Länge, bedeutet dies, dass das getestete Antibiotikum das Wachstum der Bakterien nicht hemmen kann. Das heißt, die Probe ist gegen das getestete Antibiotikum resistent. Wenn die Länge der Balken umgekehrt proportional zur Konzentration des Antibiotikums ist, bedeutet dies, dass das getestete Antibiotikum das Wachstum der Bakterien wirksam verhindert. Weisen zwei benachbarte Balken einen deutlichen Längenunterschied auf, zeigt dies an, dass die antimikrobielle Wirkung des Antibiotikums ab einer bestimmten Konzentration zunimmt.

Nach Angaben der Forscher lieferte der Barcode-Sensor Ergebnisse, die mit denen herkömmlicher Tests mit E.coli- und S.aureus-Bakterien übereinstimmen.

Die Kosten für die Herstellung des neuen Sensors werden auf weniger als einen Dollar pro Stück geschätzt. Das Forscherteam hat bereits ein Patent für die Innovation angemeldet.

Technologie in der Krankenhausumgebung

Einfachere, kostengünstigere Labortests wie der der Hong Kong Baptist University sind nur eine Facette der Herausforderungen, vor denen das Gesundheitswesen steht. Viele Krankenhäuser versuchen, Hindernisse zu überwinden, die u. a. mit der Patientenversorgung, den Arbeitsabläufen und der Sichtbarkeit von Vermögenswerten zusammenhängen. Sie setzen dabei auf Technologie als Verbündeten, um neue Anforderungen zu bewältigen und sich besser auf künftige Unwägbarkeiten wie die Covid-19-Pandemie vorzubereiten.

Eine kürzlich von Zebra Technologies durchgeführte Umfrage unter mehr als 500 leitenden Krankenhausmitarbeitern aus den Bereichen Klinik, IT und Einkauf hatte zum Ziel, die Rolle der Technologie in Krankenhausumgebungen genau zu verstehen.

Die Studie ergab beispielsweise, dass mehr als die Hälfte der Befragten der Meinung ist, dass die Technologie dazu beitragen kann, die Verfolgung der Medikation sowie den Patientenfluss und die Arbeit des Pflegepersonals zu verbessern. Darüber hinaus zeigte die Umfrage, dass sich der Einsatz von Handheld-Geräten an verschiedenen Stellen im Krankenhaus weiterentwickelt. Die letzte Umfrage von Zebra im Gesundheitswesen im Jahr 2017 hatte ergeben, dass sich die meisten Mobilitätsinvestitionen auf das Krankenbett konzentrierten, um den Zugriff auf elektronische Krankenakten zu ermöglichen und die Teamkommunikation zu erleichtern. Jetzt setzen Krankenhäuser Technologiefunktionen ein, um die Versorgungskette zu verwalten, wichtige Geräte und Anlagen zu lokalisieren und die Notfall- und Operationssaallogistik zu steuern.

Infolge dieser Erwartungen planen die Krankenhäuser höhere Investitionen in Technologie. Nahezu neun von zehn befragten Entscheidungsträgern planen, ihre Ausgaben für Technologie zu erhöhen, insbesondere in den Bereichen IT, klinische Mobilität und Standortlösungen, wobei mehr als 35 Prozent der Befragten einen Anstieg von mehr als zehn Prozent angaben.