Neue Analyseverfahren für die schnelle Diagnostik von Lungeninfektionen

Die Dissertation ist im Rahmen einer kooperativen Promotion an der Universität Duisburg-Essen (UDE) und der Hochschule Hamm-Lippstadt (HSHL) entstanden und liefert einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung der medizinischen Diagnostik.

Ziel der Forschungsarbeit war es, die Grundlagen für eine schnelle, empfindliche und nichtinvasive Diagnostik insbesondere nosokomialer Atemwegsinfektionen zu schaffen. Als nosokomial werden Infektionen bezeichnet, die im Zusammenhang mit einem Krankenhausaufenthalt entstehen. Mit dem von Hannah Schanzmann entwickelten neuartigen Analyseverfahren können bakterielle Atemwegsinfektionen anhand flüchtiger organischer Verbindungen (Volatile Organic Compounds, VOCs) in der Ausatemluft identifiziert werden. Diese Stoffe entstehen als Stoffwechselprodukte von Bakterien und können als Hinweise auf eine Infektion dienen.

Innovative Methodik für die Atemgasanalytik

Im Mittelpunkt der Forschungsarbeit standen die Konzeption und der Aufbau des analytischen Messsystems und der geeigneten Probenahmestrategie. Durch die Kombination mehrerer Messmethoden (dazu gehören Thermodesorption, Gaschromatographie, Massenspektrometrie und Ionenmobilitätsspektrometrie) können kleinste Mengen von VOCs in der Ausatemluft untersucht werden. Die Biomarker können so nicht nur besonders empfindlich nachgewiesen, sondern auch eindeutig den jeweiligen Krankheitserregern zugeordnet werden. Die Forschungsarbeiten umfassten die methodische Entwicklung des Systems, dessen analytische Validierung sowie die erfolgreiche Anwendung auf klinisch relevante bakterielle Krankheitserreger.

Die Arbeiten entstanden im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundprojekts „InosIn – Schnelle, nicht-invasive Identifikation nosokomialer Infektionen“. Ziel des Projekts war die Entwicklung innovativer Analyseverfahren, mit denen Krankheitserreger anhand charakteristischer Stoffwechselprodukte in der Ausatemluft erkannt werden können. Langfristig sollen Infektionen schneller diagnostiziert sowie Patientinnen und Patienten gezielter behandelt werden.

Vielversprechende Grundlage für weitere Forschung

Die wissenschaftlichen Ergebnisse der Arbeit wurden bereits in drei internationalen Fachzeitschriften veröffentlicht. Darüber hinaus präsentierte Hannah Schanzmann ihre Forschung auf zahlreichen nationalen und internationalen Fachkongressen und trug damit zum wissenschaftlichen Austausch im Bereich der Atemgasanalytik und Ionenmobilitätsspektrometrie bei.

Die entwickelte Methodik bildet die wissenschaftliche Grundlage für das aktuelle Forschungsprojekt „ViBa-IMS“, in dem Analyseverfahren zur Unterscheidung viraler und bakterieller Atemwegsinfektionen weiterentwickelt werden. Gleichzeitig eröffnet sie neue Möglichkeiten für künftige Forschungsarbeiten im Bereich der VOC-Analytik im Spurenbereich und liefert damit einen wichtigen Beitrag für die analytische Chemie und die medizinische Diagnostik.

Die Ergebnisse sind in ein neues BMBF-Forschungsprojekt eingeflossen 

Prof. Dr. Stefanie Sielemann, Betreuerin der Dissertation an der HSHL aus dem Lehrgebiet „Instrumentelle und analytische Sensortechnik“, ordnet die Ergebnisse der Forschungsarbeit ein: „Frau Schanzmann hat mit ihrer Dissertation nicht nur eine innovative analytische Methodik entwickelt, sondern eine Grundlage geschaffen, auf der wir künftig zahlreiche weitere Fragestellungen der VOC-Analytik im Spurenbereich bearbeiten können. Dass die Ergebnisse bereits in ein neues BMBF-Forschungsprojekt eingeflossen sind, unterstreicht die wissenschaftliche Qualität und Nachhaltigkeit der Arbeiten.“

Betreut wurde die kooperative Promotion neben Prof. Dr. Sielemann von PD Dr. Ursula Telgheder von der UDE. Die Dissertation, die Hannah Schanzmann am 28. Juli 2026 erfolgreich verteidigt hat, wird über die Bibliothek der UDE zu einem späteren Zeitpunkt publiziert.

Quelle: idw