Wenn Bakterien wachsen und sich vermehren, produzieren sie Gase. Diese setzen sich bei jedem Bakterienstamm anders zusammen. Forscher der Universität Illinois nutzten diesen Umstand und entwickelten einen chemischen Sensor mit Farbfeldern. Diese färben sich je nach Gas unterschiedlich. So entstehen charakteristische Farbmuster, mit denen sich Bakterien schnell identifizieren lassen.

Kürzere Laborarbeit – schnellerer Therapiebeginn

Die Forschergruppe um Kenneth Suslick entwickelte bereits chemische Sensoren, um Gifte und Sprengstoffe in der Luft nachzuweisen. Nun entwarfen die Wissenschaftler einen Sensor, der Bakterien anhand ihrer gasförmigen Stoffwechselprodukte erkennt. Die Gasmischungen, die Bakterien abgeben, sind für jede Bakterienart einzigartig. Selbst verschiedene Stämme der gleichen Art sondern unterschiedliche Gase ab. Bisher dauert es im Labor ein bis zwei Tage, um einen Bakterienstamm zu bestimmen. Der chemische Sensor schafft dies innerhalb weniger Stunden. Sogar Resistenzen, durch die bestimmte Antibiotika wirkungslos bleiben, schlagen sich in der Gasmischung nieder – und somit auch auf dem Sensor. Der Vorteil: Das Labor muss die Bakterienresistenzen nicht über zusätzliche Tests bestimmen. Dadurch kann auch der Arzt seine Patienten schneller mit wirksamen Antibiotika behandeln.

Farbverläufe sind unverkennbar

Bei dem Sensor handelt es sich um eine kleine Plakette mit 36 Pigmentfeldern. Diese verfärben sich durch den Kontakt mit den Bakteriengasen und erzeugen so charakteristische Farbmuster. Um einen Bakterienstamm zu bestimmen, tragen die Wissenschaftler Blut von Patientenproben auf einen Nährboden auf. Dieser befindet sich in einer Petrischale. An der Innenseite des Deckels befestigen sie dann den Pigmentsensor und legen die Petrischale umgedreht auf einen Scanner. Alle 30 Minuten scannt das Gerät die Schale und dokumentiert so das Farbmuster. Anhand dieser lassen sich laut der Forscher die Bakterienstämme mit einer Genauigkeit von 98,8 Prozent bestimmen.

Zehn Stämme sind erst der Anfang

Bisher ermittelten die Forscher die Farbmuster für zehn der häufigsten Krankheitserreger. Darunter auch für multiresistente Keime wie Pseudomonas aeruginosa oder Staphylokokkus aureus (MRSA), mit denen sich viele Menschen im Krankenhaus infizieren. Damit ist das Potenzial des Pigmentsensors nach Ansicht von Suslick aber noch nicht ausgeschöpft. Dennoch vermarktet die von ihm mitbegründete Firma den Sensor bereits für den Einsatz in der Klinik.