Globala flygresor är inte begränsade till människor och varor - smittämnen, för, kan ta sig ombord som ovälkomna passagerare och resa stora avstånd inom några timmar. I luften, bakterierna kan sprida sig okontrollerat. Det gemensamma forskningsprojektet HyFly syftar till att etablera den vetenskapliga grunden för att bryta infektionskedjor och, om möjligt, förhindra pandemier. Ett sätt de hoppas uppnå detta är genom att använda en icke-invasiv metod för att identifiera infekterade individer baserat på komponenter i deras andetag.

Flygplatser är nav för patogener från hela världen. Infektionssjukdomar sprids snabbt med flyg över länder och kontinenter. Enligt Världshälsoorganisationen (WHO), risken för globala epidemier ökar. Nya strategier mot infektion behövs. Det är här det gemensamma forskningsprojektet HyFly kommer in, med 2,6 miljoner i finansiering under det tyska federala ministeriet för utbildning och forskning InfectControl 2020 (se ruta "HyFly - projektöversikt"). Partners från industri och forskning utvecklar strategier för att störa smittkedjorna inom lufttransporten och inrätta effektiva motåtgärder som en försiktighetsåtgärd. Projektet förväntas leverera konkreta handlingsplaner för flygplatsoperatörer och flygbolag.

Använda icke-invasiv diagnostik för att upptäcka smittämnen

Ett av de sätt som projektet försöker kontrollera migrationsvägar är genom att upptäcka infektioner snabbt och effektivt när passagerare genomgår screening på flygplatser, utan att använda molekylärbiologiska metoder. Forskare vid Fraunhofer Institute for Cell Therapy and Immunology IZI etablerar en icke-invasiv metod för detta ändamål, baserat på jonmobilitetsspektrometri (IMS).

"Molekylära biologiska metoder är inte lämpliga här, eftersom de är för tidskrävande. Istället, vi kommer att lita på IMS, en icke-invasiv metod som inte kräver, till exempel, några utstryk, eller några blod- eller salivprov. Denna metod har visat sig framgångsrik för att upptäcka droger och explosiva rester på flygplatser runt om i världen i många år nu, "säger Dr Dirk Kuhlmeier, chef för arbetsgruppen för mikrodiagnostik vid Fraunhofer IZI. Forskaren och hans team utvecklar ett system som kommer att skilja bakterier från varandra på några minuter baserat på flyktiga organiska föreningar (VOC), som är komponenter i mänskligt andetag. "IMS är anmärkningsvärt för möjligheten att snabbt och känsligt upptäcka flyktiga organiska föreningar direkt i luften, säger Kuhlmeier.

Med hjälp av gaskromatografi, andningskomponenterna separeras först på förhand och överförs sedan till den kopplade jonrörlighetsspektrometern, där laddade partiklar produceras. "Neutrala VOC -molekyler joniseras av hög energi, "Kuhlmeier säger, förklarar metoden. "De laddade molekylerna rör sig mot detektorn mycket snabbt i det homogena elektriska fältet. En molekyl kan karakteriseras utifrån den driftstid som krävs innan den träffar elektroden, och bakterien kan identifieras baserat på en specifik VOC -komposition. "

De första laboratorietesterna har slutförts, och det nyutvecklade icke-invasiva diagnostiska förfarandet har stor potential att skilja mellan olika patogener. Kuhlmeier och hans team optimerar för närvarande metoden. Planen är att förbättra diagnosen i det nya Fraunhofer -projektnavet för mikroelektroniska och optiska system för biomedicin. Project Hub i Erfurt invigs officiellt den 19 oktober, 2018 av Fraunhofer President Prof. Reimund Neugebauer, tillsammans med Thüringer ekonomiminister, Vetenskap och digitalt samhälle, Wolfgang Tiefensee. Förutom Fraunhofer IZI, Fraunhofer Institutes for Applied Optics and Precision Engineering IOF och för Photonic Microsystems IPMS kommer att täcka biovetenskap, mikroelektronik och mikrosystemteknik, samt optik och fotonik med sina kärnkompetenser.

Prekliniska studier är planerade till 2019. Sedan planerar forskargruppen i Leipzig att genomföra ytterligare tester för att analysera påverkan av matintag på andningen och för att kontrollera hur detta påverkar diagnoser.