Die quantitative Erfassung von Keimzahlen mit herkömmlichen mikrobiologischen Methoden ist punktuell, zeitintensiv und mit starken Schwankungen behaftet. Bestimmte Untersuchungen erfordern allerdings die kontinuierliche Messung der Keimzahlen mit Unterscheidungsmöglichkeit der Lebend- und Todanteile.
Implantat-assoziierte Infektionen stellen ein zunehmendes klinisches Problem dar, insbesondere aufgrund zunehmender Antibiotikaresistenzen beteiligter Bakterienstämme. Mit niederfrequenten elektromagnetischen Feldern des untersuchten Verfahrens zur Knochenheilung lässt sich das Wachstum von Keimen zwar hemmen, Implantats-Infektionen bzw. Bakterien auf Biomaterialoberflächen sind jedoch klinisch nur schwer zu diagnostizieren. Neue sensitive Methoden sind hier also dringend gefordert. Ziel des Projektes war es, ein Messsystem zur kontinuierlichen Keimdetektion für In-vitro-Experimente zu entwickeln, mit dem der Anteil lebender Keime mittels elektrischer Impedanzmessung bestimmt werden kann.
rechts: Impedanzverlauf E.coli-Kulturen
Im Rahmen des Projektes wurden zur Messung der elektrischen Impedanz zunächst sterilisierbare Elektrodendeckel für 6er-Standardwellplatten konstruiert und angefertigt, die eine füllstandsunabhängige Detektion in Bakterienkulturen ermöglichen. Nach Inbetriebnahme und Charakterisierung der Impedanzen des Gesamtsystems wurden Bakterienkulturen im Verlauf ihres Wachstums innerhalb eines Inkubators mit dem Impedanzspektroskopie-Systems IMPSPEC vermessen. Hierdurch sollten deren Impedanzänderungen im Verlauf des Wachstums analysiert werden, um Rückschlüsse auf die Detektionsfähigkeit der Lebendkeimzahlen ziehen zu können. Währenddessen wurden die koloniebildenden Einheiten CFU mit gängigen mikrobiologische Methoden manuell bestimmt und dienten als Referenz für die Zunahme der Lebendkeimzahlen.
Im Ergebnis wurde das Funktionsmodell eines Impedanz-Messsystem realisiert, das es ermöglicht, über einen längeren Zeitraum kontinuierlich die Lebendkeimzahl anhand der Leitwertänderung – verursacht von Stoffwechselendprodukten – mehrkanalig zu bestimmen.
