Spezifische Differenzierung von bakteriellem Wachstum in Flüssigkultur mittels GC-IMS

Einleitung: Für die bakterielle Diagnostik mit wachsender Zahl multiresistenter Keime und dem Zeit- und Kostendruck zu neuen Intentionen bei der Suche nach preiswerten und schnellen Verfahren.

Mit den üblichen Methoden benötigt man bis zu drei Tage für eine abschließende Bewertung des bakteriellen Befalls.

Methoden: Es sollte versucht werden, mit einem Serienmuster einer GC-IMS der STEP-Sensortechnik (Ionenbeweglichkeitsspektrometer) volatile Marker im Headspace von Flüssigkulturen (Brain Heart Infusion (Nährbouillon) zu erkennen. Dazu wurde der Headspace frisch angesetzter Kulturen über bis zu 24 Stunden sequentiell abgesaugt und mittels GC-IMS Ionenspektrogramme erfasst. Die Auswertung erfolgte mit einer patentierten Software auf Basis der Clusteranalyse.

Jede Einzelkultur stammte von einer anderen Probe. Der tatsächliche bakterielle Befall wurde mit traditioneller Methode bestimmt.

Ergebnisse: Es konnte gezeigt werden, dass sowohl vom unbewachsenen Nährboden als auch bei Beimpfung mit einem Keim unterschiedliche Spektren aufgenommen wurden, in denen mindestens 158 Peaks nachweisbar waren. In Abb. 1 wird beispielhaft die Clusteranalyse für Peak 55 gezeigt.

Abb. 1: Cluster 55 von 158

Schlussfolgerung/Ausblick: Es war möglich, in einer Auswertung der IMS-Spektren mit 158 gefundenen verschiedenen Clustern, von denen jedes eine diskrete Substanz bzw. deren Ion repräsentiert, alle untersuchten Kulturen voneinander und vom unbeimpften Nährboden zu unterscheiden (p < 0,05). Es ist zu prüfen, inwiefern die Methode geeignet ist, den Aufwand und Zeitbedarf für eine mikrobiologische Diagnostik zu verringern. Die verwendeten Geräte sind verfügbar.

Lit.: T. Räßler, Masterarbeit 2015; Hochschule Mittweida.