21.11.2013 - Institut für Photonische Technologien e.V.

Weniger Blut, mehr Informationen

Notfallpatienten brauchen schnell Hilfe, besonders wenn das Immunsystem sich gegen den eigenen Körper richtet wie bei einer Sepsis. Ein Minilabor, das schon aus wenigen Tropfen Blut die benötigten Infos für eine passende Therapie gewinnen kann, ist das Ziel des EU-Projektes Hemospec. Das Institut für Photonische Technologien (IPHT) koordiniert das Projekt mit insgesamt sieben Partnern aus Wissenschaft und Industrie.

Das menschliche Immunsystem ist hochkomplex und leistungsfähig. Bei geschwächten Menschen führen starke Infektionen aber in einigen Fällen zu einer schädlichen Überreaktion der Immunantwort des Körpers. Dieser Sepsis genannte Zustand endet schnell tödlich – jede Stunde Wartezeit auf die richtige Therapie verschlechtert die Überlebensaussichten um fast 8%. Die wichtigsten Informationen über den Zustand einen Sepsis-Patienten entnehmen Ärzte dem Blut des Patienten bisher nach wie vor in Form eines Blutbildes. Das Problem: Das Blutbild hat nur geringe Aussagekraft über die Art der Infektion und die Immunantwort des Patienten.

Wissenschaftler aus Griechenland, Italien, Portugal, Frankreich, Dänemark und Deutschland arbeiten im Projekt Hemospec gemeinsam daran, ein handliches Gerät zu entwickeln, das den Analyseprozess massiv verbessert. Die EU fördert ihr Projekt über die nächsten vier Jahre mit insgesamt 5 Millionen Euro.

„Der Schlüssel zur Verbesserung der Blutanalyse liegt für uns Partner im Einsatz von optischen Technologien”, sagt Professor Dr. Jürgen Popp, Sprecher des Projektes und Direktor des IPHT. „Die einzigartigen Eigenschaften des Lichtes erlauben uns außer dem klassischen Blutbild noch mehr Infos zu gewinnen und das in kürzerer Zeit.“ Zu diesem Ziel kombinieren die Wissenschaftler und Ingenieure ihre Kompetenzen mit verschiedenen optischen Techniken auf einer modular aufgebauten Plattform. Wenige Tropfen Blut genügen, um über mikrofluidische Kanäle auf der Plattform verteilt, gemischt und gefiltert zu werden. Mit Holographie, Ramanspektroskopie und dem Auslesen von fluoreszenzmarkierten Biomarkern wollen die Forscher so weitere Anhaltspunkte zum Zustand des Patienten aus seinem Blut gewinnen.

Die holographische Mikroskopie liefert 3D-Bilder der einzelnen Blutzellen und entspricht damit dem klassischen Blutbild. Der Test auf körpereigene Biomarker gibt Aufschluss über den Zustand des Immunsystems, ob beispielsweise ein baldiges Organversagen wahrscheinlich ist. Die Gruppe um Dr. Ute Neugebauer vom IPHT und Center for Sepsis Control and Care (CSCC) des Uniklinikums Jena (UKJ) ist für die Raman-spektroskopische Analyse der Leukozyten, der bluteigenen Immunzellen verantwortlich. „Bei einer Infektion passen sich die Leukozyten ihrer Aufgabe an und weisen beispielsweise eine veränderte Oberfläche auf. Diese wollen wir mit Raman-spektroskopie detektieren“, sagt Neugebauer. Raman-Spektroskopie lässt anhand von Farbverschiebungen von Laserlicht auf die Inhaltsstoffe von beleuchteten Proben schließen, denn vom Licht zum Schwingen angeregt, gibt jedes Molekül ein unverwechselbares Spektrum, seinen Fingerabdruck, preis.

Das besondere an dem Konsortium von Hemospec ist, dass schon zu Projektstart führende Entwickler aus der Branche und klinische Partnern involviert sind. „Mit ihnen sind wir im Stande innerhalb von kurzer Zeit Ergebnisse aus den Laboren zunächst im klinischem Umfeld zu testen und dann zügig in anwenderfreundliche Geräte zu transformieren“, erläutert Prof. Dr. Michael Bauer, Sprecher des CSCC und stellvertretender Direktor der Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin des UKJ. Der Bedarf an solchen Instrumenten ist groß und wird im Zuge der Überalterung besonders in Industrieländern stetig anwachsen.

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