Die Grundlage dafür bilden plasmonische Nanoarrays, unterstützt durch elektrisches Feld-basiertes Aufkonzentrieren der Pathogen-DNA. In dem Projekt arbeitetet die Arbeitsgruppe Nanobiophotonik des Leibniz-IPHT zusammen mit Forscherinnen und Forschern des Technion – Israel Institute of Technology, Haifa, Israel.

Dringender Bedarf an Diagnosetechnologie für die Identifizierung mehrerer Erreger

Die Wasserqualität kann durch Infektionserreger, toxische Chemikalien und radiologische Gefahren gravierend beeinträchtigt werden. Unter den mikrobiellen Infektionserregern ist die Kontamination von Gewässern durch Fäkalien (oft tierische Fäkalien) in vielen Regionen von Bedeutung und kann Gefahren für die menschliche Gesundheit verursachen. Durch Fäkalien-Verschmutzung können gefährliche Krankheitserreger verbreitet werden, die überwacht und deren Ursprung bestimmt werden sollten. Um die Wasserqualität und das Gefährdungspotenzial durch pathogene Bakterien und Viren zu bewerten, werden allgemeine Kontaminationsuntersuchungen als Indikator für Fäkal-Verunreinigungen und die Wasserqualität verwendet.
Tests auf spezifische Pathogene werden normalerweise nicht im Routine-Screening durchgeführt, da die verfügbaren Kulturmethoden langwierig (bis zu einer Woche) und teuer sind. Außerdem können im Wasser übertragene Erreger wie Pseudomonas, Aeromonas und ein Teil der Vibrionaceae auch ohne Zusammenhang mit Fäkal-Verunreinigungen auftreten. Daher besteht ein dringender Bedarf an einer schnellen, kostengünstigen und spezifischen Diagnosetechnologie für die Identifizierung mehrerer Erreger in Wasser.

Projekt NanoWater

Dieses Problem wird im Projekt NanoWater anvisiert. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung der plasmonischen Nanoarray-Chip-Technologie für das Monitoring der mikrobiellen Wasserqualität. Als Proof-of-Prinzip wird ein Nachweis für Erregern, die durch Wasser übertragenen werden (Vibrio vulnificus als Modell), sowie für Fäkal-Coliformen als Marker für Gesamtbakteriendosis entwickelt. Dieser sorgt für die schnelle und empfindliche Überwachung der mikrobiellen Qualität von Wasser über die routinemäßige mikrobielle Kultivierungsüberwachung hinaus.
Dabei wird das Know-how in Mikrobiologie und Bioinformatik der israelischen Biotechnologie-Gruppe mit der Technologie des plasmonischen Nanoarray-Chips der Arbeitsgruppe Nanobiophotonik des Leibniz-IPHTs zusammengeführt. Hinzu kommt der innovative Ansatz der israelischen Ingenieursgruppe für ein elektrisch feldbasiertes Aufkonzentrieren der Zielmoleküle. Dadurch wird die Entwicklung eines neuen Mikrobiologie-Monitorings für Wasser ermöglicht.
Das Projekt NanoWater wird im Rahmen des Programms Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation im Förderbereich: Nachhaltiges Wassermanagement gefördert (Förderkennzeichen 02WIL1521).
Quelle: Leibniz IPHT