Eine Infektion mit Helicobacter pylori ist häufig die Ursache für ernsthafte Erkrankungen wie Magengeschwüre, Gastritis und sogar Magenkrebs. Wenn diese Infektion nicht erkannt wird, kann sie schwerwiegende gesundheitliche Folgen haben. Bisher waren die Diagnosetests aufwändig und kostspielig.

Forscher der Universität Ulm haben nun ein innovatives miniaturisiertes Sensorsystem entwickelt, das eine mobile Analyse der Atemluft ermöglicht. Dieses Gerät bietet eine kosteneffektive, schnelle und präzise Möglichkeit, Helicobacter pylori nachzuweisen. Die effektive Funktionalität des Sensors wird in der Fachzeitschrift 'ACS Sensors' ausführlich beschrieben.

"Wir haben ein infrarotbasiertes Sensorsystem entwickelt, das in der Lage ist, Helicobacter pylori durch einen mobilen Atemtest nachzuweisen. Diese Technologie bietet erhebliches Miniaturisierungspotenzial und ist dabei kostengünstig", erklärt Professor Boris Mizaikoff, Leiter des Instituts für Analytische und Bioanalytische Chemie.

Das Team von Mizaikoff nutzt ein spektroskopisches Verfahren im mittleren Infrarotbereich (MIR), das im Vergleich zur herkömmlichen Massenspektrometrie günstiger und leichter zu miniaturisieren ist. Dr. Gabriela Flores Rangel, eine Postdoktorandin in Mizaikoffs Gruppe, beschreibt die MIR-Spektroskopie als besonders geeignet zur Analyse von gasförmigen Molekülen wie Kohlenstoffdioxid, die im Infrarotbereich stark absorbieren.

Helicobacter pylori hat eine bemerkenswerte Fähigkeit zur Anpassung an raue Bedingungen im Magen. Das Bakterium produziert ein Enzym namens Urease, das Harnstoff in Ammoniak und Kohlendioxid spaltet. Das Ammoniak dient dabei als Puffer gegen die aggressive Magensäure. Es ist das Kohlendioxid, das aus diesem Prozess entsteht, das die Forscher interessiert. Sie verwenden ein Markierungsverfahren, um das von Helicobacter pylori erzeugte Kohlendioxid von dem Kohlendioxid zu unterscheiden, das wir beim Atmen ausstoßen.

Durch den Einsatz von mit 13C markiertem Harnstoff, einer speziellen Kohlenstoffisotopen-Variante, können die Forscher in Kombination mit der MIR-Spektroskopie erkennen, ob das Kohlendioxid aus dem bakteriellen Metabolismus stammt.

Das Team hat den Reaktionsraum des Sensors optimiert, um die Wechselwirkung zwischen den Molekülen und dem Infrarotlicht zu intensivieren. Der Reaktionsraum, der durch zwei luftdicht verschlossene Aluminiumplatten gebildet wird, wartet mit einem Kanal auf, der die Atemluft leitet und gleichzeitig als Gaszelle dient.

Die Wissenschaftler schätzen, dass der Preis des Sensors auf etwa 20 Euro sinken könnte, was ihn für eine breitere Anwendung zugänglich macht. Dies könnte eine bahnbrechende Lösung für Menschen sein, die mit einer Helicobacter pylori-Infektion kämpfen. In naher Zukunft wird es vermutlich möglich sein, diese Infektion einfach und schnell durch einen mobilen Atemtest nachzuweisen - ein echter Fortschritt in der Diagnostik und Therapie!

Zusätzlich sind die Forscher in Gesprächen mit verschiedenen Technologien, um eine Smartphone-App zu integrieren, die den Testprozess noch einfacher und benutzerfreundlicher macht.