Legionellen sind gefährliche Keime im Trinkwasser, die beim Duschen oder Händewaschen eingeatmet werden und grippeähnliche Symptome, im schlimmsten Fall bis hin zur Lungenentzündung, hervorrufen können. Besonders die warmen Wasserleitungen in Gebäuden bieten Legionellen optimale Bedingungen.

Ob und in welcher Konzentration Legionellen im Trinkwasser vorhanden sind, lässt sich entsprechend der Vorgaben der deutschen (zukünftig: europäischen) Trinkwasserrichtlinie bisher nur mit einem Labortest prüfen, dessen Auswertung bis zu drei Wochen in Anspruch nimmt. Diese Kontroll-Lücke wollen die Projektpartner im BMBF-Projekt »LEGIOPLAS« schließen – mit der Entwicklung eines mobilen Messsystems zum Schnellnachweis von Legionellen, das direkt an der Trinkwasserinstallation zum Einsatz kommt.

Das Mess-System basiert auf der sogenannten Oberflächenplasmonresonanz-(SPR)-Spektroskopie, die als robuste, zuverlässige und miniaturisierte Vor-Ort-Spektroskopie realisiert werden soll. Kern ist eine nanostrukturierte metallische Sensoroberfläche. An diese binden die Legionellen über spezielle DNA-Strukturen (Aptamere) nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip an. Beim Bindungsvorgang ändern sich die optischen Eigenschaften der Sensoroberfläche, die über ein optoelektronisches Detektionssystem permanent abgefragt wird. Wird eine Änderung im optischen Verhalten, zum Beispiel dem Transmissionssignal, registriert, kann daraus auf das Vorhandensein von Legionellen gefolgert werden.

Den Aptameren – dreidimensional gefalteten DNA-Strängen – kommt als molekulare Erkennungsstruktur auf der Sensoroberfläche eine besondere Bedeutung zu. Im Gegensatz zu kommerziell erhältlichen Antikörpern können an einigen der Aptamere alle Legionellenarten binden. Andere Aptamere wiederum sollen bestimmte Legionellen-Unterarten nachweisen, die verschiedene Krankheiten auslösen können.

So ermöglicht das System zukünftig sofort eine Aussage über die Legionellen-Belastung und das Vorkommen krankheitsassoziierter Legionellen im Trinkwassersystem, so dass Gegenmaßnahmen bei Bedarf ohne Zeitverzug ergriffen werden können.

Über Legioplas

Der LEGIOPLAS-Verbund (Projekttitel: »Mobiles Messsystem mit plasmonischem Aptamer-Sensorchip für die Vor-Ort-Analyse der Legionellen-Belastung an Trinkwasserinstallationen«) wird über drei Jahre bis voraussichtlich Ende September 2024 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Initiative »Photonische Verfahren zur Erkennung und Bekämpfung mikrobieller Belastungen« im Förderprogramm »Photonik Forschung Deutschland« gefördert. Projektpartner sind die ECH Elektrochemie Halle GmbH, die PREMA Semiconductor GmbH, die GeSiM Gesellschaft für Silizium-Mikrosysteme mbH, die Dresden Elektronik Ingenieurtechnik GmbH, das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS und das Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie mit dem Institutsteil Bioanalytik und Bioprozesse IZI-BB sowie das Konsiliarlabor für Legionellen im Institut für Medizinische Mikrobiologie und Virologie am Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden.