Das Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM hat mit InBaDtec eine Plattform entwickelt, die qPCR-basierte Wasseranalyse vollautomatisiert und ohne zentrales Labor ermöglicht. Die Probenvorbereitung erfolgt dabei direkt im System, sodass vom Probeneingang bis zum Ergebnis in der Regel ein bis zwei Stunden vergehen.
Kern des Konzepts ist die Verlagerung der Analytik aus dem Labor an den Ort des Bedarfs. Statt Probe entnehmen, transportieren und auf ein Laborergebnis warten zu müssen, liefert die InBaDtec-Plattform das Ergebnis unmittelbar vor Ort – ohne spezialisiertes Laborpersonal und ohne den logistischen Aufwand eines zentralen Probentransports.
qPCR-Plattform für dezentrale Wasseranalyse mit modularem Aufbau
InBaDtec ist modular aufgebaut und kann an unterschiedliche Anwendungsanforderungen angepasst werden. Das System ist so konzipiert, dass eine Integration mit handelsüblichen PCR-Geräten möglich ist, was den Einstieg erleichtert und die Abhängigkeit von geschlossenen Komplettsystemen reduziert. Die Analyse kann durch das Personal des Betreibers selbst durchgeführt werden, ohne dass zusätzliche Spezialisten erforderlich sind.
Diese Flexibilität ist insbesondere in zeitkritischen Anwendungsszenarien relevant – etwa in der Wasserwirtschaft, in industriellen Prozessen oder in hygienisch sensiblen Umgebungen. Betreiber können früher reagieren, wenn eine mikrobielle Belastung vorliegt, weil die Zeitspanne zwischen Probennahme und Ergebnis gegenüber laborgebundenen Verfahren deutlich verkürzt wird.
qPCR im Vergleich zu kulturbasierten Verfahren und Durchflusszytometrie
Für den Nachweis setzt InBaDtec auf qPCR, ein weltweit etabliertes Verfahren, das bestimmte Mikroorganismen schnell, empfindlich und gezielt identifizieren und quantifizieren kann. Gegenüber klassischen kulturbasierten Verfahren liefert qPCR in vielen Fällen deutlich schneller Ergebnisse, was es für zeitkritische Anwendungen attraktiv macht. Eine Einschränkung besteht darin, dass ohne zusätzliche Viabilitätsstrategien nicht eindeutig zwischen lebensfähigen und nicht mehr lebensfähigen Zellen unterschieden werden kann.
Die fluoreszenzbasierte Durchflusszytometrie bietet hohe Geschwindigkeit beim Screening sowie bei der Erfassung von Gesamtzell- und Intaktzell-Zahlen und eignet sich gut für Trendbeobachtungen und Prozessüberwachung. Im direkten Vergleich zur qPCR ist sie jedoch oft weniger spezifisch, apparativ aufwendiger und nicht in allen Einsatzgebieten weltweit zugelassen. Kulturbasierte Verfahren sind regulatorisch vielfach verankert und liefern Aussagen über kultivierbare Organismen, benötigen aber deutlich mehr Zeit und personellen Aufwand. Hinzu kommt, dass sie bestimmte lebensfähige, aber nicht kultivierbare Zellen nicht zuverlässig erfassen, was zu einer Unterschätzung der Keimbelastung führen kann.
Erweiterbarkeit um VBNC-Differenzierung und weitere Anwendungsfelder
An diesem Punkt setzt ein weiteres Merkmal des Plattformansatzes an: InBaDtec kann perspektivisch so erweitert werden, dass eine Unterscheidung zwischen lebensfähigen, aber nicht kultivierbaren Zellen (VBNC) und der Gesamtzellzahl möglich wird. Das ist vor allem dort relevant, wo kulturbasierte Verfahren an ihre Grenzen stoßen, weil gesundheitlich relevante Zellen im Kultursystem nicht sichtbar werden.
Der modulare Aufbau erlaubt es darüber hinaus, die Plattform für eine Reihe weiterer Anwendungsfelder auszubauen. Neben Trinkwasser und Kühlwasser gehören dazu Abwasser, Schwimm- und Badewasser, Bioreaktoren sowie Anwendungen in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie und in der Pharmaindustrie.
