Anzeige

Antibiotika: Forschern gelingt mit kleinem Chip medizinischer Durchbruch

22. September 2021

Mikrofluidik-Multiplex-Biosensor in Hand
Der Mikrofluidik-Multiplex-Biosensor trägt auf einem Polymerfilm befestigte Proteine, die die Antibiotika erkennen. Foto: Patrick Seeger
Einmal pusten und schon schlägt der Pegel aus – klingt nach einem Alkoholtest bei einer Verkehrskontrolle? Mitnichten. Forschenden ist die Entwicklung eines Biosensors gelungen, der die Medizin revolutionieren könnte.
Anzeige
Anzeige


Ingenieure und Ingenieurinnen an der Universität Freiburg haben eine medizinische Innovation entwickelt, die gängigen Laborverfahren gleichgestellt ist. Gemeinsam mit Biotechnologen konnten sie zum ersten Mal den Antibiotikapegel über den Atem messbar machen. Damit beweisen sie, dass sich die Konzentration von Antibiotika im Körper rein über den Atem bestimmen lässt. Die Atemmessungen entsprachen dem Antibiotikagehalt im Blut.

Biosensor als Hilfe bei Infektionskrankheiten

Zur Erforschung nutzte das Team aus Freiburg einen Multiplex-Chip. Mit diesem Biosensor können parallel Messungen von mehreren Proben und Teststoffen aufgezeichnet werden. Mit dem Verfahren sollen in Zukunft personalisierte Dosierungen von Medikamenten gegen Infektionskrankheiten ermöglicht werden. Zudem könne sich das Risiko resistenter Bakterienstämme verringern.

Anzeige
Anzeige

Antibiotika-Messung: Entwicklung so zuverlässig wie Laborverfahren

Der Biosensor beruht auf synthetischen Proteinen, die auf Antibiotika reagieren und damit eine Stromänderung erzeugen. Die Forschenden testeten den Biosensor an Blut, Plasma, Urin, Speichel und im Atem von Schweinen, die Antibiotika erhielten. Das Ergebnis überrascht: Die Messungen mittels Biosensoren im Plasma der Schweine sind so zuverlässig wie das Standardlaborverfahren in der Medizin. Atemmessungen waren zuvor nicht umsetzbar.

Der neue Biosensor soll nun helfen, Antibiotikapegel bei schweren Infektionen stabil zu halten.

Wie ein altes Medikament Korallenriffe retten könnte

Anzeige
Anzeige

Zum Hintergrund: Bei schweren Infektionen halten Ärzte und Ärztinnen den Antibiotikapegel im Blut bei einer individuellen Therapie stabil. Ansonsten kann es zu Blutvergiftung und Organversagen bis hin zum Tod der Patienten kommen. Bei einer niedrigen Medikation von Antibiotika können sich Bakterien zudem so verändern, dass der Arzneistoff nicht mehr wirkt. Besser bekannt als resistente Bakterien.

Methode als Gesichtsmaske

Die Forschenden denken dabei auch praktisch: „Die Methode ließe sich möglicherweise in eine herkömmliche Gesichtsmaske einbauen.“ In einem weiteren Projekt an der Universität Freiburg werden tragbare Papiersensoren für die stetige Messung von Biomarkern im Atem entwickelt. Zur Bestätigung des Antibiotikasensors sind klinische Tests geplant, die das System an menschlichen Proben prüfen.

Anzeige
Anzeige

Antibiotika: So funktioniert der Biosensor

Der Mikrofluidik-Biosensor trägt auf einem Polymerfilm befestigte Proteine, die zum Beispiel Penicillin erkennen können. Die angesprochene Stromänderung wird durch eine Konkurrenz erzeugt. Das untersuchte Antibiotikum und ein enzymgekoppeltes Beta-Lactam konkurrieren um die Bindung der bakteriellen Proteine. Die Stromänderung darf man sich wie in einer Batterie vorstellen. Je mehr Antibiotikum in der untersuchten Probe vorhanden ist, desto weniger Enzymprodukt entsteht, was zu einem geringeren messbaren Strom führt. Die Basis des Messverfahrens bildet ein natürliches Rezeptorprotein, mit dem resistente Bakterien das für sie gefährliche Antibiotikum erkennen. Bakterien werden also mit ihren eigenen Waffen geschlagen.

Die Forschungsgruppe wird von Dr. Can Dincer und H. Ceren Ates vom FIT Freiburger Zentrum für interaktive Werkstoffe und bioinspirierte Technologien geleitet.

Welche Krankheiten kann man mit Antibiotika behandeln?

Antibiotika wirken bei Erkrankungen durch Bakterien. Häufig handelt es sich um Lungen- oder Mandelentzündungen. Antibiotika wirken hingegen nicht gegen Erkrankungen durch Viren, wie die Grippe. Zu den gängigsten Nebenwirkungen zählen Hautausschlag oder Magen-Darm-Beschwerden.

Wie wirken Antibiotika?

Antibiotika bekämpfen krankmachende Bakterien. Manche Medikamente töten Bakterien ab, andere stoppen die Vermehrung des Erregers. Antibiotika wirken jedoch auch gegen nützliche Bakterien, die zum Beispiel auf den Schleimhäuten leben. Daher sollte das Medikament nur so oft wie nötig eingenommen werden.

Corona-Supervariante: Forscher prophezeit Covid-22

Wie viele Antibiotika werden in Deutschland verbraucht?

Beim Antibiotikaverbrauch liegt Deutschland im europäischen Vergleich eher im niedrigen Bereich. Das Europäische Zentrum für die Prävention und Kontrolle von Krankheiten (ECDC) ermittelt die Werte. Der durchschnittliche Gesamtverbrauch von antibakteriellen Mitteln in der EU lag im Jahr 2018 bei 20,1 Definierten Tagesdosen (DDD) pro 1000 Einwohner pro Tag. Deutschland liegt bei 11,9 DDD.



Ein Beitrag von:

Anzeige
Anzeige

Top Stellenanzeigen

CAD-Konstrukteur (m/w/d)
Boyd Weiler GmbH & Co. KG

13.09.2026
Weiler-Simmerberg
Senior Ingenieur Systemintegration und KI-basierte Performancebewertung (w/m/d)
TransnetBW GmbH

13.09.2026
Stuttgart
Ingenieur Systemführung Operative Betriebsplanung (w/m/d)
TransnetBW GmbH

13.09.2026
Stuttgart
Bauprojektleiter (m/w/d)
Allbau Managementgesellschaft mbH

13.09.2026
Essen
Ingenieur* im Anforderungsmanagement
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH

13.09.2026
Langen
Bauingenieur / Bautechniker Kommunaler Tiefbau (m/w/d)
WipflerPLAN Planungsgesellschaft

13.09.2026
Donauwörth, Nördlingen, Pfaffenhofen an der Ilm, Lauf an der Pegnitz
Information Security Manager (all genders)
VINCORION Advanced Systems GmbH

13.09.2026
Wedel
Professur „Wirtschaftsinformatik und Datenbanken mit dem Schwerpunkt IT-Venture-Design, Digital Enterprise und innovativer Lehre in Makerspace-Settings (W2)“
Hochschule Düsseldorf University of Applied Sciences

13.09.2026
Düsseldorf
Senior-Ingenieur Auftragsengineering (m/w/d)
Mehrer Compression GmbH

13.09.2026
Balingen
BIM-Manager (w/m/d) Außenstelle Hamm
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Hamm, Münster
BIM-Manager (w/m/d) Außenstelle Dillenburg
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Dillenburg
BIM-Manager (w/m/d) Niederlassung Westfalen
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Hamm, Münster, Gelsenkirchen
BIM-Manager (w/m/d) Außenstelle Netphen
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Netphen
BIM-Manager (w/m/d) Außenstelle Bochum
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Bochum
BIM-Manager (w/m/d) Außenstelle Osnabrück
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Osnabrück
BIM-Manager (w/m/d) Außenstelle Hagen
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Hagen
Bauleiter (m/w/d) im Bereich schlüsselfertigen Wohnungsbau
SCHEIDL

13.09.2026
Moosburg/Landshut
Projektingenieur Fachplanung Versorgungstechnik (m/w/d)
INGENIEURBÜRO ZAMMIT GmbH

13.09.2026
Achim, Celle, Salzgitter, Wolfsburg
Meister (m/w/d) für die mechanische Fertigung
Montanhydraulik GmbH

13.09.2026
Gelsenkirchen
Bauingenieur (w/m/d)
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Bayreuth

Weitere Artikel



Anzeige
Anzeige