Harnwegsinfektionen (HWI) sind weltweit die häufigste bakterielle Infektion und stellen eine erhebliche Herausforderung für die Gesundheitsversorgung dar. Aktuelle Diagnosemethoden sind entweder zu langsam oder es mangelt ihnen an der nötigen Präzision und stützen sich häufig auf zeitaufwändige Labortests oder unempfindliche Messstabanalysen. Jetzt haben Forscher der Texas A&M University einen neuartigen tragbaren Sensor entwickelt, der E schnell erkennt. coli, die Hauptursache für Harnwegsinfekte**, direkt am Behandlungsort.
Das Problem mit der herkömmlichen Harnwegsinfektionsdiagnostik
Besonders gefährlich sind Harnwegsinfekte in Krankenhäusern, wo katheterbedingte Infektionen häufig vorkommen. Unbehandelte Harnwegsinfekte können zu einer lebensbedrohlichen Urosepsis eskalieren, insbesondere bei kritisch kranken Patienten, die häufig auf Katheter angewiesen sind (bis zu 80 % der Intensivpatienten verwenden diese). Über die Gesundheit der Patienten hinaus stellen diese Infektionen eine erhebliche wirtschaftliche Belastung dar und kosten fast 3.000 US-Dollar pro Fall. Herkömmliche Methoden können dieses Problem nicht wirksam lösen:
- Die Urinanalyse mit dem Peilstab ist günstig, aber unzuverlässig.
- Urinkultur ist genau, aber langsam und verzögert die Behandlung.
Ein Durchbruch in der Echtzeitüberwachung
Der neue Sensor umgeht diese Einschränkungen, indem er Fluoreszenztechnologie zur Erkennung von E nutzt. coli in Echtzeit. Das zur Befestigung an Katheterbeuteln oder Urinbehältern konzipierte Gerät funktioniert, indem es zunächst eine spezielle Verbindung einführt, die mit den Bakterien reagiert. Wenn E. coli vorhanden ist, sendet die Verbindung ein nachweisbares Fluoreszenzsignal aus, das dann vom Sensor gemessen und an eine Smartphone-App weitergeleitet wird.
„Nach unserem besten Wissen ist dieses Gerät die erste vollständig integrierte, am Körper integrierte, automatisierte Plattform zur Überwachung des Bakterienwachstums für die Point-of-Care-Diagnose von Harnwegsinfekten“, erklärt Hatice Ceylan Koydemir, die leitende Forscherin. Die nicht-invasive Natur des Sensors minimiert auch das Infektionsrisiko für das medizinische Personal, da keine Probenhandhabung erforderlich ist.
Jenseits von Kathetern: Erweiterung der Anwendungen
Erste Labortests bestätigen die Genauigkeit des Sensors bei der Erkennung von E. coli, wobei die zukünftige Entwicklung auf die Identifizierung anderer Bakterienstämme abzielt. Das Team plant, das Design für eine bessere Portabilität zu optimieren und die FDA-Zulassung für eine breite klinische Anwendung zu beantragen. Koydemir glaubt, dass diese Technologie aufgrund ihrer niedrigen Herstellungskosten schnell weltweit eingesetzt werden könnte.
Darüber hinaus ist der Nutzen des Sensors nicht auf katheterbedingte Infektionen beschränkt. Es kann auch für die allgemeine Harnwegsinfektionserkennung angepasst werden, indem es direkt an einer Urinprobe angebracht wird. Angesichts der Verbreitung von Harnwegsinfekten könnte diese Innovation die Diagnostik für Millionen von Patienten weltweit revolutionieren.
„Interdisziplinäre Forschung ist für die Lösung komplexer biomedizinischer Herausforderungen unerlässlich“, betont Koydemir und unterstreicht die Bedeutung der Zusammenarbeit für die Weiterentwicklung der Gesundheitsversorgung.
Die Forschung, die durch aktuelle Veröffentlichungen in Advanced Science und Biosensors and Bioelectronics unterstützt wird, markiert einen bedeutenden Schritt in Richtung schnellerer und zuverlässigerer HWI-Erkennung am Point-of-Care.
