Panorama

Forschung per Fingerabdruck gegen schädliche Bakterien

18.01.2022 - Interdisziplinäres Projekt an Schulen, auf der ISS und an einer Klinik soll die Verbreitung von Mikroorganismen eindämmen.

Mikroorganismen sind ständige Begleiter von Menschen. Und Menschen verteilen sie überall – nicht nur auf der Erde, sondern auch auf der Inter­nationalen Raumstation ISS. Manche Mikroorganismen sind harmlos. Andere dieser mikro­skopisch kleinen Lebewesen lösen schwere Krank­heiten aus oder verursachen sogar Material­schäden auf der ISS. Wie das verhindert werden kann, untersucht das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt mit dem Experiment „Touching Surfaces“. Es wird auf der ISS, an der Uniklinik Köln und jetzt auch von Schülerinnen und Schülern durchgeführt.

Dazu bekommen zehn ausgewählte Schulen besondere Probenträger, die Touch Arrays. Auf ihnen sind Kupfer-, Messing- und Stahlflächen in einem Aluminium­rahmen verschraubt, jeweils mit drei verschiedenen Oberflächen­strukturen. Über 15 Wochen berühren die Schülerinnen und Schüler der Projektteams einmal wöchentlich alle Metall­flächen der Touch Arrays. Die 10- bis 16-Jährigen hinter­lassen dabei ihre Finger­abdrücke – und ihre ganz alltäg­lichen Mikro­organismen, die sonst zum Beispiel auf Türklinken oder Licht­schaltern haften. „Nachdem die jungen Forschenden die Touch Arrays angefasst haben, waschen und desinfizieren sie ihre Hände“, sagt Ralf Möller vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrt­medizin in Köln. „Der Ablauf ist genau festgelegt und die Ergebnisse sind wissen­schaftlich vergleichbar, genau wie bei unserem Parallel­experiment auf der ISS.“

Im Versuchspaket für die Schulen befinden sich außer den Touch Arrays noch Stäbchen für Abstriche, Petrischalen und Proben­entnahme­gefäße für DNA-Tests von mikrobieller Kontamination. Die Proben werden in Zusammen­arbeit mit den DLR_School_Labs ausgewertet. „Mit dem Experiment erhalten die Teilnehmenden Einblicke in die inter­disziplinäre Forschung: Biologie, Medizin, Physik, Chemie und Material­wissen­schaften kommen bei Touching Surfaces zusammen“, sagt Möller.

Nicht nur die Metalle, auch die unter­schied­lichen Oberflächen­strukturen auf den Touch Arrays wirken sich auf die Bakterien aus. Jeweils eine Fläche ist glattpoliert, in zwei wurden mit einem Laser winzige Muster geschossen. „Die strukturierten Oberflächen haben gerade im Zusammenhang mit Kupfer zusätzliche Effekte auf die Inaktivierung von Mikro­organismen“, erklärt Möller. Kupfer besitzt generell anti­mikro­bielle Eigen­schaften und kann Bakterien unschädlich machen. Messing ist eine Mischung aus Kupfer und Zink. Stahl dient als Vergleichs­metall.

Im Projekt „Touching Surfaces“ wird gemeinsam mit der Universität des Saarlandes unter anderem untersucht, welche Mikro­organismen an welchen Oberflächen haften. Außerdem geht es um die Frage, ob es Unterschiede zwischen den Proben aus den Schulen, der Uniklinik und der ISS gibt und welche Schlüsse daraus gezogen werden. „Touching Surfaces“ soll die Wirksamkeit von anti­mikro­biellen Oberflächen für den Einsatz im Weltall und auf der Erde erhöhen. Diese Oberflächen sind auch für die Bekämpfung von Infektions­krank­heiten wichtig. Sie können zum Beispiel in Kranken­häusern zur Abtötung anti­biotika­resistenter Bakterien wie MRSA oder VRE beitragen und dafür sorgen, dass sich Erreger nicht mehr über Kontakt­flächen verbreiten.

Das Projekt ist Teil der Weltraum­mission Cosmic Kiss von ESA-Astronaut Matthias Maurer, der Anfang November zur ISS gestartet ist. Maurer und andere Astronauten berühren die Touch Arrays ebenfalls wöchentlich und übertragen so die Mikro­organismen von ihren Händen auf die Oberflächen. Die fünf Touch Arrays von der ISS werden später zur Erde zurück­ge­schickt und im DLR analysiert.

DLR / RK

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