Bio Particle Explorer

InfectoGnostics-Forscherin Dr. Susanne Pahlow bereitet eine Messung mit dem Bio Particle Explorer vor
InfectoGnostics-Forscherin Dr. Susanne Pahlow bereitet eine Messung mit dem Bio Particle Explorer vor (Foto: InfectoGnostics/S. Döring)

Der Bio Particle Explorer (BPE) ist ein spektroskopisches Analyse-System, das die schnelle Charakterisierung von Pathogenen wie Bakterien oder Pilzen ermöglicht.

Bislang konnten viele Krankheitserreger nur durch eine mehrere Tage dauernde Kultivierung aufgespürt werden. Eine DNA-Analyse mit spektroskopischen Verfahren kann hingegen deutlich schneller Resultate liefern: Das vollautomatisierte Analysegerät bestimmt mittels eines Raman-spektroskopischen Messverfahrens die charakteristischen Merkmale von Biopartikeln in Patientenproben, wie Blut und Urin, oder in Luft und Wasser. Die so erhobenen Daten werden mit Steckbriefen bekannter Mikroorganismen abgeglichen, die in einer elektronischen Datenbank hinterlegt sind. Durch diesen Datenbankabgleich und die Anwendung statistischer Analyseverfahren können die Mikroorganismen und deren eventuelle Antibiotikaresistenzen eindeutig identifiziert werden.

Die dem Bio Particle Explorer zugrundeliegende Technologie wurde gemeinsam vom Leibniz-IPHT und der Friedrich-Schiller-Universität Jena erfroscht und von der Berliner Firma rap.ID zur Marktreife weiterentwickelt. Sowohl an der der Uniklinik Jena als auch direkt am Zentrum für Angewandte Forschung werden die Geräte bereits routinemäßig von InfectoGnostics-Forschern eingesetzt. Die Erfahrung aus der spektroskopischen Erreger-Detektion mit dem BPE fließen im Projekt "Raman2Go" direkt in die Weiterentwicklung zu einem portablen Raman-Spektroskopie-System zur Point-of-Care-Diagnostik ein. Zusätzlich optimieren InfectoGnostics-Partner wie Biophotonics Diagnostics oder das European Virus Bioinformatics Centre die zugrundeliegenden Algorithmen.

Die Entwicklung des Geräts wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Fakten zur Technologie

  • eigenständiges und kompaktes System für Raman-Mikrospektroskopie
  • Kompatibel mit chipbasierten Methoden zur Pathogenisolation, die eine schnelles Separieren von Krankheitserregern aus einer komplexen Matrix wie Blut, Urin oder Sputum ermöglichen – direkt nach Probeentnahme vor Ort beim Patienten
  • keine Schritte zur vorherigen Kultivierung der Proben erforderlich
  • Räumliche Auflösung unterhalb des Mikrometerbereichs – exakt abgestimmt auf die Größe einzelner Bakterien
  • zerstörungsfreie und automatisierte Echtzeit-Ientifikation einzelner Krankheitserreger, realisiert durch einen automatisierten Abgleich spektraler Muster
  • Charakterisierung von Pathogenen auf Anzeichen für Antibiotikaresistenzen – schon 120 minuten nach der Behandlung mit Antibiotika
  • automatisierte Datenanalyse mit maßgeschneiderten Datenbanken, die den untersuchten Probentyp (wie Urin oder Blut) berücksichtigt

Anwendungsgebiete

  • Anwendung im Gesundheitswesen, z.B. Identifizierung von Sepsis-Pathogenen aus Körperflüssigkeiten in weniger als 3 Stunden
  • Überwachung und Qualitätskontrolle in sterilen Produktionsumgebungen
  • Nachweis von Verunreinigungen in Lebensmitteln oder Getränken
  • Forensische Analyse