Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Nanoventil-Nanopartikel zur photoakustischen Bestimmung des Hygienestatus auf Oberflächen

Ziel des Forschungsvorhabens ist die photoakustische Bestimmung des Hygienestatus auf Oberflächen mittels Nanoventil-Nanopartikeln. Dazu werden flüchtige akustische Sonden, die bei periodischer Anregung mit monochromatischem Licht eine akustische Welle erzeugen, in Antikörper- (Bestimmung hygienerelevanter Mikroorganismen) oder Lektin-basierte Nanoventil-Nanopartikel (Bestimmung der Gesamtkeimzahl) inkludiert. Bei Kontakt mit lebenden Mikroorganismen werden die Nanoventile durch Bindung der Antikörper oder Lektine an den Mikroorganismen geöffnet und die akustischen Sonden freigesetzt. Die flüchtigen akustischen Sonden werden in der Gasphase mittels photoakustischer Spektroskopie analysiert. Aufgrund der hohen Empfindlichkeit des neuen Verfahrens können einzelne hygienerelevante Mikroorganismen (ohne Kultivierung) nachgewiesen werden.

Durch die Projektergebnisse wird den ca. 20.000 Reinigungsdienstleistern (vorwiegend KMU) ein Verfahren zur unmittelbaren Bestimmung von hygienerelevanten Mikroorganismen und Gesamtkeimzahl zur Verfügung gestellt, das im Rahmen einer Eigenkontrolle kostengünstig direkt auf den zu untersuchenden Oberflächen durchführbar ist. Hierdurch können ggf. notwendige Korrekturmaßnahmen umgehend eingeleitet und die Hygienesicherheit optimiert werden. Da Mikroorganismen nicht von den Oberflächen abgenommen werden müssen, lassen sich auch topografisch anspruchsvolle Flächen mit hoher Wiederfindungsrate untersuchen. Unter Anwendung des neuen Verfahrens können Reinigungsdienstleister die Kosten für die Hygienekontrollen drastisch senken und ihren Marktanteil in hygienisch anspruchsvollen Bereichen ausbauen. Allein bei Anwendung im Bereich der Krankenhausreinigung ergeben sich wirtschaftliche Vorteile von über 16,7 Mio. €/a.

Ferner kann das neue Nachweissystem auch von den 2.300 textilen Dienstleistern (vorwiegend KMU) angewandt werden, die im Rahmen ihrer Hygiene-Qualitätsmanagement-Systeme regelmäßig Hygienekontrollen durchführen.

Ergebniszusammenfassung:

In hygienisch anspruchsvollen Bereichen (z.B. Lebensmittel- und Pharmaindustrie, Kosmetik- und Gesundheitsbereich) sind Hygiene-Qualitätsmanagement(QM)-Systeme von großer Bedeutung. Wichtige Bestandteile dieser QM-Systeme sind Hygiene- und Desinfektionspläne, in denen regelmäßige Reinigungs- und Flächendesinfektionsmaßnahmen festgelegt werden.

Zur Überprüfung der Qualität solcher Reinigungs- und Desinfektionsmaßnahmen werden routinemäßig stichprobenartige Endproduktkontrollen vorgenommen. Derzeit werden Abklatschplatten zur Beprobung der Oberflächen verwendet, die von externen mikrobiologischen Fachlaboratorien inkubiert und ausgewertet werden müssen. Dies erfordert einen Zeitraum von mindestens 2 Tagen (Bestimmung der Gesamtkeimzahl und hygienerelevanter Mikroorganismen) und führt zu hohen Kosten. Ein weiterer entscheidender Nachteil ist die Notwendigkeit, Mikroorganismen vor der qualitativen und quantitativen Bestimmung von Oberflächen abzunehmen. Insbesondere im Fall strukturierter Flächen werden hierbei häufig Mikroorganismen nicht erfasst, die sich in Vertiefungen befinden. Deshalb besteht ein großer Bedarf nach innovativen Verfahren, die zeitnah eine Bestimmung hygienerelevanter Mikroorganismen sowie der Gesamtkeimzahl auf Oberflächen im Rahmen einer Eigenkontrolle ermöglichen.

Daher wurde ein neues Verfahren zur photoakustischen Bestimmung des Hygienestatus auf Oberflächen mittels Nanoventil-Nanopartikeln entwickelt. Oxalessigsäure wird in Antikörper-basierten Nanoventil-Nanopartikeln inkludiert. Bei Kontakt mit lebenden Mikroorganismen werden die Nanoventile durch Bindung der Antikörper an den Mikroorganismen geöffnet, so dass die Oxalessigsäure freigesetzt und durch Decarboxylase unter Kohlendioxidabspaltung umgesetzt wird. Der resultierende Anstieg der Kohlendioxidkonzentration wird in der Gasphase mittels photoakustischer Spektroskopie nachgewiesen.