Mikroskopisch kleine Magnetkügelchen könnten Krankheitserreger schnell erkennen

Jul 09, 2023

Dynabeads sind im Handel erhältliche mikroskopisch kleine Magnetkügelchen, mit denen Wissenschaftler bestimmte Arten von Zellen und Proteinen isolieren. Jetzt entwickeln MIT-Forscher eine Methode, um mithilfe der Kügelchen Krankheitserreger in Trinkwasser- oder Blutproben schnell zu erkennen.

Bei Verwendung aktueller Labortechnologien, bei denen Bakterien- oder Viruskulturen gezüchtet werden, kann die Verarbeitung von Proben von Körperflüssigkeiten, Wasser oder anderen Flüssigkeiten mehrere Tage dauern. Es versteht sich von selbst, dass es umso besser ist, wenn in einer dieser Substanzen Krankheitserreger vorhanden sind, je früher dies bekannt wird.

Hier kommen die Dynabeads ins Spiel.

Die 1976 erfundenen Perlen bestehen aus einem magnetischen Eisenkern, der von einer Polymerhülle umgeben ist. Diese Hülle wird mit verschiedenen Arten von Antikörpern beschichtet, die sich an spezifische Zielmoleküle in flüssigen Proben binden, zu denen die Kügelchen hinzugefügt werden. Durch Anbringen eines Magneten an der Außenseite eines Fläschchens mit einer solchen Probe können Wissenschaftler so die Zielmoleküle, die an den Dynabeads haften, sammeln und analysieren.

Allerdings ist der Nachweis von Krankheitserregern auf diese Weise immer noch ein recht zeitaufwändiger Prozess. Unter der Leitung der Professoren Loza Tadesse und Rohit Karnik ist ein Team am MIT dabei, einen Workaround zu schaffen.

Die Wissenschaftler entdeckten, dass es mithilfe einer als Raman-Spektroskopie bekannten Technik möglich ist, Dynabeads in einer flüssigen Probe anhand der besonderen Art und Weise zu erkennen, in der die Perlen Licht streuen. Diese einzigartige „Raman-Signatur“ kann in weniger als einer Sekunde erfasst werden.

Karnik erzählt uns, dass sie derzeit eine Technologie entwickeln, um freie, ungebundene Perlen von solchen zu trennen, die an Krankheitserregerzellen gebunden sind. Ein tragbares Gerät kann dann schnell und einfach zwischen den Raman-Signaturen der beiden unterscheiden. Wenn die Signatur von krankheitserregergebundenen Dynabeads erkannt wird, wissen Benutzer, dass der Krankheitserreger in der Probe vorhanden ist.

In bisherigen Labortests konnten mit dem Verfahren bereits Salmonellenbakterien in Wasserproben innerhalb von nur einer halben Sekunde nachgewiesen werden.

„Damit lässt sich schnell eine positive oder negative Antwort geben: Liegt ein Schadstoff vor oder nicht?“ sagt Tadesse. „Denn schon eine Handvoll Krankheitserreger können klinische Symptome hervorrufen.“

Source: MIT