Wissenschaftler der Universität Ulm haben ein innovatives Sensorsystem entwickelt, das die Atemluft auf eine Infektion mit Helicobacter pylori analysiert. Diese Neuheit könnte die bisherigen, aufwändigen und teuren Nachweismethoden für dieses Bakterium revolutionieren. Helicobacter pylori ist bekannt dafür, verschiedene Erkrankungen wie Magengeschwüre, Gastritis und Magenkrebs zu verursachen. Professor Boris Mizaikoff leitet das Projekt, das kürzlich in der Fachzeitschrift ACS Sensors vorgestellt wurde. Das neue System nutzt Infrarottechnologie, um die spezifischen Gaszusammensetzungen im Atem nachzuweisen.
Das getestete Sensorsystem arbeitet mit einer spektroskopischen Methode aus dem mittleren Infrarot-Bereich (MIR). Diese Technik ist nicht nur kostengünstiger, sondern auch besser zu miniaturisieren als die herkömmliche Massenspektrometrie. Zentrale für den Nachweis ist die Produktion des Enzyms Urease durch Helicobacter pylori, das Harnstoff in Kohlenstoffdioxid und Ammoniak spaltet. Um den spezifischen bakteriell erzeugten Kohlenstoffdioxid nachzuweisen, verwenden die Forschenden markierten Kohlenstoff (13C) zur Unterscheidung von dem Kohlenstoffdioxid, das Menschen ausatmen.
Die Funktionsweise des Sensors
Die Messung erfolgt durch die Absorption von Infrarotlicht bei unterschiedlichen Wellenlängen. Das Sensorsystem verwendet einen verkleinerten Reaktionsraum, der aus zwei luftdicht verschlossenen Aluminiumplatten mit einem Kanal für die Atemluft besteht. Dadurch wurde der Reaktionsraum von zehn auf drei Zentimeter reduziert, ohne dass die Messgenauigkeit darunter leidet. Die Forscher haben damit einen entscheidenden Fortschritt erzielt, da aktuelle Tests auf Helicobacter pylori invasiv sind und auf Gewebeproben basieren.
Ein bemerkenswertes Merkmal des neu entwickelten Sensors ist sein Potenzial zur Nutzung mit Smartphones. Die Kosten könnten auf etwa 20 Euro sinken, was die Zugänglichkeit und damit die Verbreitung der Diagnosetechnik erheblich steigern könnte. Angesichts der globalen Prävalenz von Helicobacter pylori, die schätzungsweise die Hälfte der Weltbevölkerung betrifft, könnte dieses System die Diagnostik und Therapie in einem bedeutenden Maßstab erleichtern.
Hintergrundinformationen zu Helicobacter pylori
Helicobacter pylori ist für zahlreiche schwerwiegende Erkrankungen verantwortlich. Dazu zählen nicht nur chronische Gastritis, sondern auch schwerwiegendere Komplikationen wie Magenkrebs und MALT-Lymphome. Über die jahrelange Persistenz des Erregers in den Wirtssystemen sind komplexe Wechselwirkungen zwischen bakteriellen Virulenzfaktoren, Immunantworten des Wirts und Umweltfaktoren bekannt. Ohne eine adäquate Therapie bleibt eine Infektion oft unentdeckt und kann zu chronischen Erkrankungen führen.
Die Ansteckung mit Helicobacter pylori erfolgt häufig in der Kindheit und bleibt bei fehlender Behandlung lebenslang bestehen. Die Behandlung umfasst meist eine Kombination aus Antibiotika und Säureblockern, wobei der Anstieg der Antibiotikaresistenz eine sorgfältige Überwachung und Behandlung erforderlich macht. Aktuelle Studien haben gezeigt, dass die globale Prävalenz von H. pylori-Infektionen bei Erwachsenen in den letzten Jahren gesunken ist, was auf verbesserte Lebensbedingungen und den Einsatz von Antibiotika zurückzuführen ist.
Diese neue Technologie könnte nicht nur die Diagnosetechnik für Helicobacter pylori revolutionieren, sondern auch einen wichtigen Beitrag zur Bekämpfung der schwerwiegenden gesundheitlichen Folgen von Infektionen leisten. Solche Fortschritte in der Diagnostik sind entscheidend, um die Krankheitslast, die mit Helicobacter pylori in Verbindung steht, zu reduzieren.
Weitere Informationen zu den Forschungen und den Details der Entwicklung finden Sie auf den Seiten der Universität Ulm sowie in der medizinischen Literatur National Center for Biotechnology Information.
