Duisburger Wissenschaftler entwickeln Technik zur automatischen Detektion von Kampfstoffen
Messgerät ortet biologische Waffen

Ein Duisburger Institut hat ein Detektionsgerät entwickelt, das biologische Kampfstoffe erkennt. Schon in wenigen Jahren könnte es auf den Markt kommen und Gebäude dauerhaft und unkompliziert überwachen.

DÜSSELDORF. Die Angst vor einem terroristischen Anschlag mit biologischen Waffen wie Pocken, Milzbrand oder Pest wächst. Sollte ein solcher Anschlag tatsächlich passieren, so müsste der verwendete Kampfstoff schnell identifiziert werden. Das Institut für Energie und Umwelttechnik (Iuta) in Duisburg hat ein Überwachungsgerät entwickelt, das Menschen etwa in Poststellen vor solchen biologischen Kampfstoffen warnen kann. Nach Meinung der Wissenschaftler könnte das Gerät auch flächendeckend - quasi wie ein Brandmelder - in Regierungsgebäuden, Einkaufszentren oder Kinos installiert werden.

Das Detektionssystem ist ein so genannter chipbasierter Immunoassay. Das bedeutet, die biologischen Kampfstoffe werden mit Hilfe von immunologischen Tests, ähnlich dem Abwehrsystem höher entwickelter Lebewesen, aufgespürt. Die Methode beruht auf dem Schlüssel-Schloss-Prinzip, wonach das Toxin als Antigen den Schlüssel darstellt, der genau zu seinem Antikörper - in das Schloss - passt.

Während derartige Testsysteme bislang zeitaufwendig und teuer sind, soll das neue Gerät den Test automatisch und in weniger als einer Stunde durchführen können. Mit Hilfe eines Sammlers werden Partikel aus der Luft gefiltert, in Wasser gelöst und anschließend auf einen Chip gebracht. Auf einem solchen Chip könnten etwa 100 Antikörper geladen werden, sagt Iuta-Projektleiterin Thekla Kiffmeyer. Ein Rechner führt alle Arbeitsschritte programmgesteuert durch, so dass das System im Prinzip ohne Personal auskommt.

"Bislang haben wir zwei Prototypen entwickelt, die derzeit mit ungiftigen Stoffen funktionieren", sagt Kiffmeyer. Nur das Robert Koch Institut dürfe hier zu Lande mit biologischen Kampfstoffen arbeiten. Langfristig sei es allerdings schwierig, die nötigen Antikörper gegen die Toxine zu bekommen, räumt sie ein. Viele seien in der Hand von amerikanischen Einrichtungen.

Das Messgerät ist so groß wie eine Bananenkiste. Technisch sei es kein Problem, die Größe auf die einer Zigarettenschachtel zu reduzieren, sagt die Forscherin. Dann könnten Gebäude unauffällig mit dem Überwachungsgerät ausgestattet werden. Bei Alarm sei es wichtig, die gefährdeten Bereiche abzuriegeln. Um die Infektionskette zu unterbrechen, müsse verhindert werden, dass die Menschen in Panik weglaufen. In den nächsten zwei bis drei Jahren könne ein solches Warnsystem zur Verfügung stehen.

Das neue Detektionsgerät ist nach Aussage der Wissenschaftler hoch spezifisch und löst daher selten einen Fehlalarm aus. Die hohe Selektivität hat aber auch Nachteile: "Es ist mittlerweile leicht, Gensequenzen zu verändern - und schon funktioniert der spezielle Antikörper nicht mehr", sagt Alexander Harder, Produktmanager bei Bruker Daltonics in Bremen. Das Unternehmen zählt zu den größten Herstellern von Geräten zum Aufspüren von biologischen und chemischen Waffen.

So hat Bruker das Massenspektrometer CBMS entwickelt. Das 43 kg schwere Gerät, das aussieht wie ein Handstaubsauger und weltweit verkauft wird, wird jeweils an den Ort gebracht, an dem eine Luftprobe entnommen werden soll. In dem Massenspektrometer werden die Moleküle gewogen, und innerhalb von Minuten erkennt das Gerät, ob Toxine, Sporen oder Bakterien in der Luft sind. "Werden solche Stoffe nachgewiesen, ist eigentlich immer etwas faul", sagt Harder. Erst in einem Labor könne allerdings geklärt werden, um welche Moleküle es sich konkret handelt.

Auch die Firma eBiochip Systems, Itzehoe, hat ein schuhkartongroßes Gerät zur Erkennung von Toxinen entwickelt, das auf Enzym-Immunoassays basiert. Zusammen mit der Universität Göttingen und dem Robert Koch Institut werde es nun für alle Biowaffen und Terrortoxine angepasst, sagt Rainer Hintsche vom Fraunhofer für Siliziumtechnologie-Institut in Itzehoe. Derzeit werde es zur Erprobung an die Bundeswehr ausgeliefert.

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