Erstmals in der Atemluft nachweisbar, entsprechend dem Plasmagehalt

Der verwendete Biosensor ‒ ein Multiplex-Chip für die gleichzeitige Messung von mehreren Messproben und Teststoffen ‒ soll zukünftig eine personalisierte, zeitnahe Antibiotikadosierung vor Ort ermöglichen. So kann auch die Entwicklung resistenter Bakterienstämme verringert werden.
Der Sensor der Freiburger Forschergruppe beruht auf synthetischen Proteinen, die auf Antibiotika reagieren und damit eine Stromänderung erzeugen, so teilt die Universität mit. Der Biosensor wurde an Blut, Plasma, Urin, Speichel und im Atem von Schweinen getestet, die Antibiotika erhielten. Dabei zeigte sich, dass die Messungen mittels Biosensoren im Plasma der Schweine so zuverlässig sind, wie das Standardlaborverfahren in der Medizin. Atemmessungen waren zuvor nicht möglich: „Bisher konnten Wissenschaftler nur Spuren von Antibiotika im Atem nachweisen. Mit unseren synthetischen Proteinen auf einem Mikrofluidik-Chip bestimmen wir jetzt kleinste Konzentrationen im Atemgaskondensat, und diese korrelieren mit den Blutwerten“, erklärt Dr. Can Dincer vom FIT ‒ Freiburger Zentrum für interaktive Werkstoffe und bioinspirierte Technologien. Zur Validierung des Antibiotikasensors sind nun klinische Tests geplant, die das System an menschlichen Proben prüfen.
Der Mikrofluidik-Biosensor trägt auf einem Polymerfilm befestigte Proteine, die ß-Lactam-Antibiotika wie etwa Penicillin erkennen. Das in der Probe untersuchte Antibiotikum und ein enzymgekoppeltes ß-Lactam konkurrieren um die Bindung dieser bakteriellen Proteine. Diese Konkurrenz erzeugt eine Stromänderung wie in einer Batterie: Je mehr Antibiotikum in der Probe vorhanden ist, desto weniger Enzymprodukt entsteht, was zu einem geringeren messbaren Strom führt. Das Verfahren basiert auf einem natürlichen Rezeptorprotein, mit dem resistente Bakterien das für sie gefährliche Antibiotikum erkennen.