Mikrobiellen Eindringlingen auf der Spur

Bei der Produktion medizintechnischer Artikel und Pharmaka ist Sterilität höchstes Gebot. Die Anzahl von Bakterien und Pilzen auf Oberflächen misst ein bewusst einfach gebautes und mobiles Gerät. Vom 11. bis 14. Mai wird es auf der Analytica in München vorgestellt.

Seit Urzeiten ist die ganze Erde (und Gallien) von Mikroorganismen besetzt. Die ganze Erde? Nein! Seit Erfindung der Sterilisation durch Louis Pasteur leisten Lebensmittelkonserven tapferen Widerstand. Hinzu gesellten sich viele abiotische „Dörfer“, vor deren Toren jedoch stets Bakterien, Pilzsporen und Viren lauern. Auch bei der Produktion medizintechnischer Artikel, Pharmaka und Lebensmittel sowie in vielen Laboren und Krankenhäusern wird steril gearbeitet und überwacht, ob und wieviele Mikroben durch die Raumluft wirbeln oder sich auf Oberflächen aller Art niedergelassen haben.

Bei einem häufig angewandten Verfahren wird der Gegenstand selbst oder ein Abstrich zum Fluoreszenzmikroskop getragen. Bei ultravioletter Bestrahlung verraten sich die Eindringlinge als leuchtende Pünktchen. „Dazu muss dieses teure Gerät jedoch angeschafft werden“, weiß Andreas Schüle vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA. „Ein weiterer Nachteil geht auf das Herumtragen der Proben zurück. In der Analytik ist es immer vorteilhaft, direkt am Ort des Geschehens zu messen, denn Verfälschungen des Messwerts durch Kontaminationen oder Alterung lassen sich dadurch minimieren.“ Schüle und seine Mitarbeiter arbeiten daher an einem tragbaren und vergleichsweise kostengünstigen Gerät, bei dem sie auf die noble Ausstattung eines Fluoreszenzmikroskops verzichten. Das Prinzip ist jedoch ähnlich: Im Prüfkopf befindet sich eine starke UV-Lampe, die auf die Oberfläche strahlt. Befinden sich lebende Mikroorganismen darauf, so müssen sie von harmlosen Partikeln unterschieden werden. Dazu nutzen die Forscher die charakteristische Fluoreszenz zweier Substanzen, die in allen Organismen vorkommen: Die Enzymfamilie NAD leuchtet blau und Riboflavin (Vitamin B2) grün. Optische Filter blenden das UV und andere Spektralanteile aus. Ein Objektiv bildet die leuchtenden Pünktchen auf einen CCD-Chip ab, und so erscheinen sie schließlich am Monitor. Alle Bakterien und Pilzsporen können verlässlich dedektiert werden, denn sie sind deutlich größer als die optische Auflösung von etwa einem Mikrometer.

„Das Verfahren soll automatisiert ablaufen – so wie es in unserem Institutsnamen steht“, nennt Schüle als kommendes Ziel. „Das Auszählen der Mikroorganismen ist für kommerzielle Bildauswertungssoftware kein Problem. Auf der Analytica in München sprechen wir mit potenziellen Kunden vielmehr darüber, wie die Qualität ihrer laufend produzierten Waren überwacht werden kann.“ Auf der internationalen Fachmesse finden Sie die Forscher in Halle A4 am Stand 291.