Die Belastung der Atemluft mit pathogenen Keimen wird im Bereich des Arbeitsschutzes insbesondere in Abfallbehandlungsanlagen zurzeit intensiv diskutiert. Es ist aber auch ein großes Problem in Kliniken bzw. im gesamten medizinischen Bereich. Zurzeit ist die Bestimmung der Keimzahl in der Atemluft aufwändig und teuer. Aus diesem Grunde gibt es zu wenige Messwerte.
Ziel des Vorhabens ist es, die Grundlagen zu schaffen für die Entwicklung von Messverfahren zur schnellen Bestimmung der Keimzahl in der Atemluft. Die Messverfahren sollen mit einem geringen apparativen und personellen Aufwand verbunden sein. Als Messsignal soll das intrinsische Fluoreszenzsignal von Biomolekülen oder –bausteinen genutzt werden, die man in allen lebenden Zellen findet. Besonders interessant ist das Enzymsystem NADH/NAD, da dessen Fluoreszenzsignal mit der Anzahl der lebensfähigen Keime verknüpft werden kann. Zudem ist eine Kalibrationsmethode für das NADH-Fluoreszenzsignal veröffentlicht.
Fluoreszenzmessungen sind in der Medizin seit langem bekannt und zum Nachweis von Keimen genutzt. Es gibt eine Vielzahl von Veröffentlichungen, in denen die Nutzung von Autofluoreszenzsignalen von NADH und Tryptophan für in-vivo-Methoden und minimalinvasive diagnostische Verfahren vorgeschlagen wird. Für die biochemische Charakterisierung wird Autofluoreszenz ebenfalls eingesetzt.
Ein Messsystem, das aerodynamisches Partikelmessverfahren mit einem Autofluoreszenzspektrometer verknüpft, ist veröffentlicht worden. Dadurch können die partikelgebundenen Keimzahlen für verschiedene Partikelgrößen on line bestimmt werden. Das System ist allerdings mit einem sehr hohen apparativen Aufwand verbunden. Unser Ziel ist es hingegen, ein Keimzahlbestimmungsverfahren auf bewährte Staubsammelverfahren aufzusetzen. Dadurch wäre es möglich, auch personenbezogene Messungen durchzuführen. Die Machbarkeit einer solchen Adaption muss gezeigt werden. Dafür ist es notwendig, optische Aufbauten darzustellen, die auf Staubsammenfiltern das Autofluoreszenzsignal ausreichend verstärken und aufbereiten. Die Adaption auf bestehende Staubsammelverfahren gibt die Chance, ein solches System, obwohl in diesem Projekt keine Geräteentwicklung stattfindet, im klinischen Einsatz zu testen.
Diese könnten grundsätzlich auch auf wässrige System adaptiert werden. (z. B. zum Nachweis von Legionellen) Die Nutzung der NADH-Fluoreszenz ist aus der Kläranlagenüberwachung bzw. -steuerung durchaus bekannt. Allerdings reicht die dort erzielte Empfindlichkeit von ca. 107 Keimen pro mL für eine Anwendung im Gesundheitssektor nicht aus. Es bedarf also noch einiger Entwicklungs- und Forsuchungstätigkeit. Ebenfalls in Anlehnung an Staubmessverfahren sind auch automatisierte, quasikontinuierlich messende Geräte denkbar.
