Nachweis viraler Erbinformation im Abwasser: Frühwarnsystem durch neue Testmethode

Medieninformation der Universität Innsbruck vom 22.04.2020

Dank einer neuen Methode kann das Erbgut von SARS-CoV-2 erstmals im Zulauf österreichischer Kläranlagen nachgewiesen werden. So lässt sich ein regionales Auftreten der Viren frühzeitig erkennen.

Die große Frage nach der Dunkelziffer der mit SARS-CoV-2 infizierten Personen beschäftigt derzeit verschiedene wissenschaftliche Disziplinen. Eine erfolgversprechende Möglichkeit, um einen umfassenden Überblick über die Ausbreitung der Krankheit und den Verlauf der Pandemie zu erhalten, bietet die Untersuchung von Abwasserproben, in denen das Virus noch bruchstückhaft vorhanden, aber nicht mehr infektiös ist.

Zwei österreichischen Forschungsgruppen – einer Gruppe um Heribert Insam von der Universität Innsbruck und dem Team von Norbert Kreuzinger an der TU Wien  – gelang es nun gleichzeitig, das Erbmaterial von SARS-CoV-2 im Zulauf von zwei österreichischen Kläranlagen nachzuweisen. Solche Tests könnten einen besseren und rascheren Einblick in die Ausbreitung von COVID-19 erlauben. Dadurch soll ein Frühwarn- bzw. Monitoringsystem aufgebaut werden, mit dessen Hilfe die Gesundheitsbehörden rasch Informationen über Auftreten und Verbreitung des Virus erhalten.

Schneller Erfolg des neugegründeten Konsortiums

Forschungsteams der Medizinischen Universität Innsbruck, der Technischen Universität Wien und der Universität Innsbruck haben sich Anfang April zum „Coron-A“ Konsortium zusammengeschlossen, um gemeinsam herauszufinden, wie das Auftreten von SARS-CoV-2 in häuslichem Abwasser mit der Anzahl der Infektionen im Einzugsgebiet von Kläranlagen im Zusammenhang steht.

Das soll auch neue Information über die Dunkelziffer liefern. Ein relevanter Teil an Infizierten, auch solche mit keinen oder nur milden Symptomen, scheidet nämlich das Virus über den Stuhl aus. Da die Fäkalien am Knotenpunkt Kläranlage zusammenlaufen, können aus der Analyse von dort entnommenen Proben Rückschlüsse auf die Verbreitung der Infektionen in der Bevölkerung gezogen werden. Dadurch soll ein zusätzliches Instrument für ein aussagekräftiges Breiten-Screening bereitgestellt werden.

Ganz ähnliche Methoden wurden zum Nachweis von SARS-CoV-2 im Abwasser auch bereits in den Niederlanden und den USA eingesetzt. Mit diesen Forschungsgruppen stehen die „Coron-A“-Partner in engem Kontakt und arbeiten gemeinsam an der Umsetzung des Verfahrens in Österreich. Die ersten Schritte in Innsbruck wurden vom Förderkreis 1669 unterstützt.

Selbst winzige Spuren werden entdeckt

Nun konnten erste reproduzierbare Ergebnisse erzielt werden, anhand von Abwasserproben von Kläranlagen aus Tirol und dem Großraum Wien. Mittels PCR-Methode wird dabei nicht das aktive, infektiöse Virus nachgewiesen, sondern dessen virale RNA. Der Test reagiert somit auch auf Virenbruchstücke, die nicht infektiös sind. Selbst geringste Spuren des Virenerbguts können detektiert werden.

Das ist von zentraler Bedeutung, weil die Menge viraler RNA im Abwasser weit unter jener von infektiösen Tröpfchen liegt, und Abwasser daher nicht als Infektionsquelle gilt. Auch wenn Viren-RNA im Wasser nachgewiesen werden kann, bedeutet das also nicht, dass vom Wasser eine Infektionsgefahr ausgeht.

Österreichisches Monitoring-System

Das Coron-A-Konsortium möchte nun einerseits weitere Untersuchungen über die Stabilität der viralen RNA in Abwasserproben durchführen, andererseits sollen in weiterer Folge österreichweit Abwasserproben in unterschiedlicher räumlicher und zeitlicher Auflösung gesammelt und analysiert werden, um die Grundlagen für ein abwasserepidemiologisches Monitoring zu schaffen. Ein regionales Wiederaufflammen der Epidemie soll sich dadurch frühzeitig erkennen lassen.

Dieses Monitoring könnte Gesundheitsbehörden unterstützen, die über Zeitpunkt und Schwere von Interventionen wie Kontaktvermeidung oder Quarantänemaßnahmen entscheiden müssen. Den Behörden wird damit ein Instrument in die Hand gegeben, mit dem die Wirksamkeit der gesetzten Interventionen zeitnah abgeschätzt werden kann.

Externer Link: www.uibk.ac.at

Welser Werkstoffwissenschaftler entwickeln gemeinsam mit Inocon desinfizierende Beschichtungen

Pressemeldung der FH Oberösterreich vom 03.04.2020

Gesundheitsschädigende Keime können sich auf alltäglich verwendeten Oberflächen verbreiten. Gefährdete Stellen sind etwa Schalter, Tische, Sessel, aber auch Gehäuse von medizinischen Geräten. Um eine keimtötende Oberfläche zu erzeugen, werden bisher dem gesamten Kunststoffmaterial biozide Stoffe – Additive – beigemengt oder sie wurden mit bioziden Lacken lackiert. Wirken können diese aber nur an der Oberfläche. In einem FFG-geförderten Forschungsprojekt haben Werkstoffwissenschaftler und Biotechnologen der FH OÖ in Wels gemeinsam mit dem Attnanger Unternehmen Inocon Technologie GmbH die Möglichkeiten für biozide Beschichtungen durch Atmosphärisches Plasmasprayen getestet. Die Versuche verliefen vielversprechend, die Marktreife steht bevor.

In einem aus dem FFG-Basisprogramm geförderten Projekt hat Inocon gemeinsam mit den Studiengängen Werkstoffwissenschaften & Fertigungstechnik sowie Bio- und Umwelttechnik der FH OÖ Wels die grundsätzliche Umsetzbarkeit dieses Beschichtungsverfahrens erprobt.

Erfolgreiche Erstversuche

Die Versuche sind erfolgreich verlaufen. „Das Plasmaspray-Verfahren eignet sich für die Beschichtung verschiedenster Oberflächen: von der Badausstattung in Krankenanstalten über Haltestangen in öffentlichen Verkehrsmitteln bis hin zu Türklinken, Lichtschaltern und Möbeloberflächen in Arztpraxen“, sagt Studiengangsleiter FH-Prof. DI Dr. Daniel Heim. „Prinzipiell lässt sich damit jede Oberfläche beschichten, die kontaminiert werden könnte.“

Umweltfreundlicher Ersatz für Desinfektion

„Damit kann der Einsatz klassischer Desinfektionsmethoden, die die Oberfläche langfristig zerstören können, stark reduziert oder vermieden werden. Weiters wird nur dort eine biozide, hauchdünne Beschichtung aufgebracht, wo es wirklich nötig ist. Das verringert die verbrauchte Biozid-Menge, spart Kosten ein und ist umweltfreundlicher“, sagt Heim weiter.

Ziele dieses von der FFG geförderten Forschungsprojektes waren die Entwicklung der Anlagen- und Prozesstechnik zur Erzeugung dieser bioziden Oberflächen auf Basis von Metalloxiden und hydrophoben Filmen. „Wir haben für dieses Projekt feinste Partikel aus Zink mittels Argon-Plasma unter Atmosphärendruck auf Substrate abgeschieden und diese zusätzlich mit Nano-Schichten versiegelt, um eine kontrollierte Langzeitwirkung zu erzielen“, erklärt Inocon-Entwicklungsleiter Andreas Hinterer. Die nur wenige Mikrometer dünne Zinkschicht wirkt zuverlässig keimtötend, ist aber gesundheitlich unbedenklich. Die neuen Oberflächen werden anschließend physikalisch getestet und ihre biozide Wirkung biologisch-mikroskopisch analysiert.

Fächerübergreifende Forschung

„Das Schöne an diesem interessanten Forschungsprojekt ist, dass viele Fachbereiche der FH Oberösterreich zusammenarbeiten – Kunststofftechnik, Plasmatechnik, Werkstoffcharakterisierung, Biotechnologie und die Medizintechnik“, freut sich Studiengangsleiter Heim.

Auf dem Weg zur Marktreife

Aktuell laufen bei Inocon umfangreiche Verschleißprüfungen und Alterungstests. Gespräche mit Krankenhausausstatter laufen bereits sehr erfolgreich.

Externer Link: www.fh-ooe.at

technologiewerte.de – MOOCblick April 2020

Spannende Themen, herausragende Dozenten und flexible Lernmöglichkeiten tragen zum wachsenden Erfolg der Massively Open Online Courses (MOOCs) bei – offene, internetgestützte Kurse mit einer Vielzahl an Teilnehmern rund um den Globus.

Folgender Kurs – zu finden auf der MOOC-Plattform edX – sollte einen Blick wert sein:

Sustainable Urban Freight Transport: A Global Perspective
Lóránt Tavasszy (TU Delft) et al.
Start: 20.04.2020 / Arbeitsaufwand: 20-30 Stunden

Externer Link: www.edx.org

Smartphones schnell und sicher mit Licht desinfizieren

Presseinformation der Fraunhofer-Gesellschaft vom 06.04.2020

Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB, Institutsteil Angewandte Systemtechnik-AST haben eine innovative Lösung zum Desinfizieren von Smartphones entwickelt. Diese können damit innerhalb weniger Sekunden von Bakterien und Viren wie SARS-CoV-2 befreit werden. Statt teurer Chemie kommt dabei sogenanntes UVC-Licht zum Einsatz. Weitere Einsatzfelder sind denkbar.

Smartphones, Tablets und ähnliche mobile Wegbegleiter werden täglich unzählige Male in die Hand genommen. Meist spielen hygienische Aspekte dabei allerdings eine eher untergeordnete Rolle. Im klinischen Bereich sieht es jedoch anders aus. Hier werden Tablets und Smartphones inzwischen vielseitig genutzt und gehen auch von Hand zu Hand. Eine Desinfektion ist daher zur Verhinderung von Erregerübertragungen unbedingt nötig. Der Einsatz von chemischen Mitteln verbietet sich hier allerdings, da die fettabweisende Beschichtung der Displays hierdurch zerstört wird. Dafür haben Forscherinnen und Forscher vom Fraunhofer IOSB-AST aus Ilmenau eine technische Innovation entwickelt: Sie sieht von außen wie eine handelsübliche Mikrowelle aus. Im Inneren kommen aber so genannten UVC-LEDs – Leuchtdioden, die mit ultraviolettem Licht arbeiten – mit einer Wellenlänge von 269nm zum Einsatz.

Insgesamt sind zwei separate UVC-LED-Module mit jeweils 10 UVC-LEDs für die Ober- und Unterseite des Smartphones verbaut. Jede UVC-LED besitzt eine Leistung von 100 Milliwatt, sodass die Gesamtstrahlleistung zwei Watt beträgt. So wird in nur wenigen Sekunden eine Bestrahlungsdosis von 800 J/m² erreicht, was eine effiziente Inaktivierung von Bakterien und Viren ermöglicht.

Smartphones werden mit der Lösung aber nicht nur einfach per Licht desinfiziert, son-dern über einen NFC-Reader auch identifiziert, die applizierte Dosis über einen Sensor erfasst und protokolliert. Somit ist jeder Desinfektionsvorgang validierbar und dem jeweiligen Gerät eindeutig zuzuordnen. Ein LCD-Display informiert den Nutzer über die wichtigsten Funktionen. Weiterhin können nachgelagerte IT-Systeme per W-LAN und Webinterface integriert werden.

»Seit vielen Jahren arbeiten wir im Rahmen des BMBF-Programms ›Advanced UV for Life‹ an sehr unterschiedlichen Anwendungen für UVC-Technologien im Bereich der Desinfektion. LEDs bieten dabei große Vorteile, was wir am Beispiel der Smartphone-Desinfektion hervorragend demonstrieren können«, erklärt Ingenieur Thomas Westerhoff vom Fraunhofer IOSB-AST.

Die Anwendungsgebiete der Handydesinfektion reichen dabei vom klinischen Bereich über die private und gewerbliche Nutzung bis hin zum Eventmarkt. Der Prototyp wird voraussichtlich im September 2020 auf der IFAT, der Weltleitmesse für Wasser-, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft in München, präsentiert werden.

Für die kommerzielle Verwertung sucht das Fraunhofer IOSB-AST noch Partner aus der Wirtschaft.

Externer Link: www.fraunhofer.de