Früherkennungssystem für Schimmelpilzsporen in der Raumluft Leuchtende Pilzsporen – Unsichtbares sichtbar machen

Am wfk – Cleaning Technology Institute in Krefeld läuft zurzeit ein Forschungsprojekt mit dem Ziel, ein einfaches und zeiteffizientes Nachweissystem für Schimmelpilzsporen in der Raumluft mit Hilfe eines katalytischen Aptazym-Reportersystems zu entwickeln.Schimmelpilzbefall in Gebäuden stellt ein enormes wirtschaftliches Problem dar: Gemäß einer Kurzstudie des Instituts für Bauforschung e.V. und des Bauherren-Schutzbundes e.V. sind Schimmelpilzschäden für mehr als zehn Prozent aller Bauschadensfälle verantwortlich und verursachen allein an Wohngebäuden einen jährlichen Schaden von circa vier Milliarden Euro. Schimmelpilze schädigen nachweislich die Bausubstanz sowie das Inventar und sorgen infolge von Feuchtigkeitsschäden oder unzureichender Belüftung für eine Minderung des Verkaufswertes einer Immobilie und gegebenenfalls auch der Mieteinnahmen. Ferner stellen Schimmelpilze in Innenräumen ein hygienisches Problem und eine gesundheitliche Belastung für Allergiker und Personen mit geschwächtem Immunsystem dar. Der Schimmelpilzbefall ist häufig zunächst nicht sichtbar, und der Nachweis der Schimmelpilzsporen in der Raumluft erfolgt derzeit üblicherweise mittels aufwendiger und zeitintensiver mikrobiologischer Methoden. Schnell und kostengünstig Ziel ist es daher, einen schnellen und kostengünstigen Nachweis für Schimmelpilzsporen in der Raumluft zu realisieren, der sich ohne analytische Fachkenntnisse vor Ort und ohne die Beteiligung mikrobiologischer Laboratorien durchführen und auswerten lässt. Hierdurch sollen zum Beispiel Unternehmen des Gebäudereiniger-Handwerks beziehungsweise des Facility Managements in die Lage versetzt werden, erhöhte Sporenkonzentrationen selbstständig nachzuweisen beziehungsweise möglichst frühzeitig zu erkennen und umgehend Gegenmaßnahmen einzuleiten. Durch rechtzeitige Entfernung von Schimmelpilzbefall können Sanierungs- und Folgekosten minimiert und gemäß dem Vorsorgeprinzip gesundheitliche Belastungen durch eine dauerhafte Exposition verhindert werden. Am wfk – Cleaning Technology Institute in Krefeld wird dazu ein katalytisches Aptazym-Reportersystem zur Quantifizierung von Schimmelpilzsporen in der Raumluft entwickelt, das in Abhängigkeit von der Sporenkonzentration ein optisch wahrnehmbares Fluoreszenzsignal erzeugt. Fluoreszenzsignal als ReaktionDas katalytische Aptazym-Reportersystem besteht dabei aus drei Komponenten, die in einer zweistufigen Reaktion das Fluoreszenzsignal hervorrufen. Im ersten Schritt bindet der Komplex aus Aptamer und DNAzym (Aptazym) aufgrund der dreidimensionalen Struktur des Aptamers spezifisch an die Zelloberfläche der Pilzspore. Durch die Bindung ändert das Aptazym seine Struktur, wodurch das DNAzym aktiviert wird. Im zweiten Schritt wird die dritte Komponente, der eigentliche Fluoreszenzreporter, vom aktivierten DNAzym geschnitten, was zur Freisetzung des gebundenen Fluoreszenzfarbstoffs und somit schlussendlich zur Erzeugung des Fluoreszenzsignals führt. Im laufenden Forschungsprojekt konnte dabei bereits ein Aptamer identifiziert werden, das an Sporen des Pilzes Aspergillus brasiliensis binden kann (siehe Abbildung 1). Unter Verwendung verschiedener Aptamere und unterschiedlicher Fluoreszenzfarbstoffe werden im Forschungsprojekt katalytische Aptazym-Reportersysteme entwickelt, die entweder die Quantifizierung einer spezifischen Pilzart (zum Beispiel allergieauslösende Pilze oder Bauschäden verursachende Pilze) oder die Quantifizierung der Gesamtsporenzahl erlauben. Basierend auf solchen katalytischen Aptazym-Reportersystemen lässt sich ein kostengünstiger und sensitiver Schnelltest zum Nachweis von Schimmelpilzsporen realisieren. Die Sammlung der Pilzsporen aus der Raumluft erfolgt dabei in einer modifizierten Gaswaschflasche, die ein definiertes Volumen der Raumluft einsaugt, und die darin enthaltenen luftgetragenen Partikel (unter anderem Pilzsporen) in die Reaktionslösung einleitet. Die in der Reaktionslösung enthaltenen Aptazyme binden an die Oberfläche der Pilzsporen und infolge der Aktivierung des DNAzym entsteht ein Fluoreszenzsignal, das optisch ausgewertet werden kann (siehe Abbildung 2). Erweitertes DienstleistungsangebotEin solcher Pilzsporennachweis ermöglicht Unternehmen aus dem Bereich der Gebäudereinigung beziehungsweise des Facility Managements, ihr Leistungsspektrum auszubauen und durch individuelle Dienstleistungen eine hohe Kundenzufriedenheit und -bindung zu erzielen sowie das Vertrauen ihrer Kunden (der Gebäudebetreiber) zu gewinnen. Von einer Überwachung beziehungsweise Früherkennung von Schimmelpilzbefall profitieren auch Gebäudebetreiber, da Sanierungs- und Folgekosten reduziert werden können, und schlussendlich auch die Gebäudenutzer/-bewohner, die so vor der durch Schimmelpilzbefall ausgehenden gesundheitlichen Belastung geschützt werden können. Für weitere Informationen zu diesem Forschungsprojekt oder zur Teilnahme an den projektbegleitenden Ausschusssitzungen kontaktieren Sie bitte das wfk – Cleaning Technology Institute e.V. (info@wfk.de). Dr. Phillip Fesel markus.targiel@holzmann-medien.de

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