Fakultätsbericht 2016-2017

Professur für Klinisch-Spektroskopische Diagnostik Prof. Dr. Ute Neugebauer Forschungsschwerpunkte Erforschung neuer spektroskopischer Methoden und Verfahren für die Charakterisierung von physio- logischen Wechselwirkungen bei Infektionen und Sepsis  Optisch-spektroskopische Methoden zur schnellen Bestimmung von Antibiotikaresistenzen  Charakterisierung der Wirtsantwort auf Stimuli, z. B. der Immunantwort von Leukozyten auf Patho- gene im Blut oder Gewebeveränderungen im Mausmodell mit Hilfe optisch-spektroskopischer Methoden und Verfahren  Spektroskopische Methoden zur Erforschung von Pathogenesemechanismen von schwer- behandelbaren Infektionen, insbesondere intrazellulären Infektionen 70 — FORSCHUNG Die Zunahme von Antibiotika-Resistenzen welt- weit erfordert schnelle Methoden, die das Resis- tenzprofil von Erregern schnell und zuverlässig erfassen, damit dem Patienten frühzeitig ein wirksames Antibiotikum verschrieben werden kann. Derzeit in der Routinediagnostik eingesetz- te mikrobiologische Methoden benötigen zur Charakterisierung der Erreger meist 24 bis 48 Stunden. Ziel unserer Forschung ist es, mit Hilfe der Raman-Spektroskopie eine schnelle Charak- terisierung des bakteriellen Krankheitserregers direkt aus der Patientenproben zu erreichen, um so die Zeit zur Diagnose auf nur wenige Stunden (ca. 4 h) zu verkürzen (Abb. 1). Hierzu werden spektroskopische Algorithmen erforscht, mit de- nen die Antibiotikaempfindlichkeit verschiedener Pathogene gegenüber unterschiedlichen Antibio- tika innerhalb weniger Stunden bestimmt werden kann. Charakteristische Veränderungen im Spekt- Optisch-spektroskopische Methoden zur schnellen Bestimmung von Antibiotikaresistenzen rum weisen dabei auf effektive Wirkung des Anti- biotikums hin, aber helfen auch Resistenzen zu erkennen. Um einen späteren automatisierten Einsatz der spektroskopischen Methoden zu er- möglichen, werden funktionalisierte mikrofluidi- sche Bauelemente entwickelt, z.B. mit imple- mentierten Elektroden, die ein Fangen der Bakte- rien direkt aus Suspensionen (wie z. B. einer Pa- tientenurinprobe) durch Dielektrophorese und eine anschließende spektroskopische Charakte- risierung auf dem Chip ermöglichen. [1] Schröder, U., Kirchhoff, J., Hübner, U., Mayer, G., Glaser, U., Henkel, T., Pfister, W., Fritzsche, W., Popp, J., Neugebauer, U. (2017): On-Chip spectroscopic assessment of microbial susceptibility to antibiotics within 3.5 hours. Journal of Biophotonics, doi:10.1002/jbio.201600316. [2] Kirchhoff, J., Glaser, U., Bohnert, J., Pletz, M.W., Popp, J., Neugebauer, U. (2017): Simple and rapid ciprofloxacin AST and MIC determination within 2 h using Raman spectroscopy. Infection, 45(1) Supplement, S71. [3] Schröder, U.-Ch., Beleites, C., Assmann, C., Glaser, U., Hübner, U., Pfister, W. Fritzsche, W., Popp, J., Neugebauer, U. (2015): Detection of vancomycin resistances in enterococci within 3 ½ hours, Scientific Reports 2015, 5, 8271, DOI:10.1038/srep08217. Abb. 1. Von der Patientenprobe bis zur Diagnose für die schnelle Verschreibung des richtigen Antibiotikums.