Tuberkulosetest

Tuberkulose (TB) ist auch heutzutage noch eine der am häufigsten tödlich verlaufenden Infektionskrankheiten weltweit. Das Fraunhofer IST entwickelt einen Test, mit dem die Krankheit nicht nur frühzeitig und zuverlässig, sondern auch ohne hohen Geräte- und Kostenaufwand erkannt werden kann.

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Reduzierung der Migration von Weichmachern aus PVC

Am Fraunhofer IST wird daran gearbeitet, durch Beschichtung sowie Vernetzung des PVC-Kunststoffs die Migration der Weichmacher aus dem Polymer zu reduzieren bzw. komplett zu verhindern.

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Neue Plasmajets für die Silberreinigung

Am Fraunhofer IST wurden stiftähnliche Jetsysteme entwickelt, die mittels dielektrisch behinderter Entladung (DBE) ein schonendes Arbeiten bei niedrigen Temperaturen bis 50 °C und somit auch die Behandlung von temperatursensiblen und fragilen Kulturgütern ermöglichen.

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LabBag®

Humane Stammzellen gelten als Hoffnungsträger in der personalisierten Medizin und sollen zukünftig z. B. in der Therapie von neurodegenerativen Erkrankungen eingesetzt werden. In einem vom Fraunhofer IST koordinierten Gemeinschaftsprojekt wurde ein geschlossenes oberflächenbasiertes Kultivierungssystem entwickelt.

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Plasmajet

Ein neuer Ansatz zur medizinischen Behandlung von fehlenden Knochenfragmenten ist das Implantieren von 3D-gedruckten und biologisch abbaubaren Polymergerüsten, sogenannten Scaffolds. Am Fraunhofer IST werden dazu während des 3D-Druckvorgangs mit einem Plasmajet Schichten mit geeigneten chemischen Gruppen mittels Atmosphärendruck-PECVD abgeschieden.

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ALD in fluidischen Systemen

Die gleichmäßige Innenbeschichtung von fluidischen Systemen mit nanometerdicken Schichten stellt eine besondere Herausforderung dar. Ziel der Arbeiten am Fraunhofer IST ist es, mittels Atomlagenabscheidung bei Atmosphärendruck atomar kompakte Schichten homogen in komplexen fluidischen Systemen auch bei niedrigen Temperaturen abzuscheiden.

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Tuberkulosetest – Empfindlicher und schneller durch Plasmabeschichtung

Herstellung der Ober­fläche (oben), Testprinzip des Tuberkulose-Tests (unten).
© Fraunhofer IST

Herstellung der Ober­fläche (oben), Testprinzip des Tuberkulose-Tests (unten).

Tuberkulose (TB) ist auch heutzutage noch eine der am häufigsten tödlich verlaufenden Infektionskrankheiten weltweit. Jährlich infizieren sich rund neun Millionen Menschen an Tuberkulose, etwa zwei Millionen sterben daran. Besonders verbreitet ist die Krankheit in Entwicklungsländern in Asien und Afrika. Daher besteht ein hoher Bedarf an einfachen sensitiven Testsystemen, mit denen die Krankheit nicht nur frühzeitig und zuverlässig, sondern auch insbesondere in Ländern mit weniger gut ausgebauter Gesundheitsinfrastruktur ohne hohen Geräte- und Kostenaufwand erkannt werden kann. In dem von der EU geförderten Forschungsprojekt »IP4Plasma« entwickelt das Fraunhofer IST zusammen mit dem Industriepartner LIONEX GmbH in Braunschweig nun einen solchen Test.

Der Teststreifen

Das Testprinzip basiert auf dem Nachweis humaner TB-spezifischer Antikörper aus einer Blutprobe, die an TB-Antigene auf einem Teststreifen binden. Der Immobilisierung der Antigene auf der Oberfläche des Teststreifens kommt eine entscheidende Bedeutung für die Sensitivität des Tests zu.

Um eine besonders hohe Dichte an Bindungsmöglichkeiten für die Antigene zu erhalten, wird die Folienoberfläche der Teststreifen mittels einer plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung (PECVD) bei Atmosphärendruck beschichtet. Dieses »kalte« Plasmaverfahren, auch als dielektrisch behinderte Entladung (DBE, DBD) bekannt, zeichnet sich durch eine relativ simple Apparatetechnik aus und kommt, anders als alternative Verfahren, ohne Lösungsmittel aus. Die Beschichtung ist nur wenige Nanometer dick und enthält eine hohe Anzahl chemisch reaktiver Gruppen, sogenannter Epoxygruppen, die die Antigene kovalent binden. Insgesamt werden pro Teststreifen zwei linienförmige Bereiche mit Epoxygruppen aktiviert. Eine der Linien dient als Kontrolllinie »C«, hier werden Antigene immobilisiert, die unspezifisch an humane Antikörper binden. Die zweite Linie stellt die Testlinie dar (»T«). Hier werden TB-Antigene gebunden, die dem Nachweis der Tuberkulose-Antikörper der Testperson dienen.

Die Testdurchführung

Die Durchführung des Tests ist sehr einfach, da keine Apparate notwendig sind. Er ist sowohl für Vollblut, Serum als auch Plasma geeignet und kann mit bloßem Auge ausgewertet werden. Der Anwender des Tests gibt zunächst einen Tropfen der Blutprobe auf den Teststreifen. Zusätzlich wird ein weiterer Tropfen der Reagenzlösung hinzugegeben.

Liegt eine TB-Erkrankung vor oder hat die Testperson eine solche überstanden und noch Antikörper im Blut, dann binden die TB-spezifischen Antikörper nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip an die Antigene auf der Testlinie. Unabhängig von der Anwesenheit TB-spezifischer Antikörper befinden sich in jeder Blutprobe immer auch Antikörper, die an die Kontrolllinie binden. Die Reagenzlösung enthält einen enzymatisch markierten Antikörper, einen sogenannten Anti-Antikörper, der an humane Antikörper bindet. Mithilfe eines Stempels wird der Reaktionsmix von dem Teststreifen entfernt und das zunächst farblose Reagenz Tetramethylbenzidin TMB aufgetropft. Durch Kontakt mit dem Enzym tritt ein Farbumschlag nach Blau auf.

Dieses Ergebnis wird bereits nach kurzer Zeit sichtbar: Färbt sich lediglich die Kontrolllinie blau, liegt keine Tuberkulose­erkrankung vor. Gleichzeitig beweist die Blaufärbung der Kontrolllinie, dass der Test richtig durchgeführt wurde und auch funktioniert. Färben sich Test- und Kontrolllinie blau, d. h. erkennt der Betrachter zwei Linien, ist dies ein Hinweis auf eine mögliche Tuberkuloseerkrankung. Das beschriebene Testsystem ist hoch sensitiv, d. h. bereits kurz nach Ausbruch der Krankheit wird ein positives Ergebnis angezeigt.

Ausblick

Der Tuberkulose-Test wurde bereits patentiert und wird zurzeit weiter optimiert. Ziel ist es, hier eine Serienproduktion aufzubauen. Darüber hinaus ist geplant, das Testprinzip auf den Nachweis anderer Viruserkrankungen zu übertragen.

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