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Real-Time-PCR für Oberflächen Alltagsgegenstände beim Virentest

Autor / Redakteur: Martina Ohle* / Christian Lüttmann

Viren überleben unterschiedlich lange auf unterschiedlichen Oberflächen. So kann man gezielt antivirale Beschichtungen entwickeln, um die Erreger nach kürzester Zeit unschädlich zu machen. Wie erfolgreich dies funktioniert, untersucht ein Team von Fraunhofer-Forschern mittels Real-Time PCR-Tests. So sollen funktionalisierte Oberflächen und Behandlungsverfahren auf ihre Effektivität bewertet werden.

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Prüfung der Wirksamkeit antiviraler Oberflächen mittels quantitativer Real-Time PCR-Analytik (qPCR) am Fraunhofer IFAM.
Prüfung der Wirksamkeit antiviraler Oberflächen mittels quantitativer Real-Time PCR-Analytik (qPCR) am Fraunhofer IFAM.
(Bild: Fraunhofer IFAM)

Bremen – Viren sind nicht eigenständig überlebensfähig – sie brauchen einen Wirt, um ihr Erbgut zu vervielfältigen und neue Viren zu produzieren. Wie lange Viren auch ohne Wirtszelle überdauern können, hängt von vielen Faktoren ab. Hierauf haben vor allem die Umgebungstemperatur, die Luftfeuchtigkeit, UV-Strahlung sowie die Materialzusammensetzung und Eigenschaften einer Oberfläche einen signifikanten Einfluss. Zwar nimmt die Menge nachweisbarer Viren unter allen experimentellen Bedingungen ab, aber Untersuchungen zeigen auch, dass die Materialien sehr unterschiedlich lange infektiös bleiben.

Während die Viren auf Kunststoff bis zu 72 Stunden und auf Edelstahl bis zu bis zu 48 Stunden überlebten, konnten auf Kupfer nach vier und auf Karton nach 24 Stunden keine Viren mehr nachgewiesen werden [1]. Das Ziel der Forschungsvorhaben am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) ist es, das Ansteckungsrisiko durch Kontaktinfektionen von Alltagsmaterialien zu verringern. Zur Prävention werden antivirale Beschichtungen, Behandlungsverfahren oder Oberflächenmodifikationen eingesetzt.

Oberflächen im Anti-Virus-Vergleich

Um neue antimikrobielle Strategien auf ihre Wirksamkeit zu prüfen, braucht es zuverlässige, schnelle und präzise Testverfahren. Das Fraunhofer IFAM setzt hierbei eine quantitative Echtzeit-PCR ein, auch als (quantitative) Real-Time-PCR bekannt (qPCR). Die qPCR ist eine Vervielfältigungsmethode für Nukleinsäuren, die auf dem Prinzip der herkömmlichen Polymerase-Kettenreaktion (PCR) beruht, mit der sich aber zusätzlich die gewonnenen Nukleinsäuren quantifizieren lassen. Die Quantifizierung der untersuchten Proben erfolgt mittels Fluoreszenzmessungen, die während eines PCR-Zyklus in Echtzeit erfasst werden. Dabei nimmt die Fluoreszenz proportional mit der Menge der PCR-Produkte zu. Dies erlaubt es, die Effizienz der getesteten Oberflächen absolut und relativ zu vergleichen.

Bei der Laborarbeit mit Viren gelten besonders strenge Sicherheitsbestimmungen. Für die PCR-tests greift man daher auf Modellviren zurück, welche aufgrund ihrer Struktur, Umweltstabilität und Desinfizierbarkeit vergleichbar, aber nicht humanpathogen sind. Die Testarbeiten führen die Forscher am Fraunhofer IFAM in einem biologischen Labor der Sicherheitsstufe 2 durch. Die entwickelten Nachweissysteme und Teststrategien sind u.a. für Materialentwickler aus der Industrie interessant, die ihre Produkte hinsichtlich antiviraler Wirksamkeit optimieren möchten.

Literatur:

[1] Van Doremalen N, Bushmaker T, Morris DH, Holbrook MG, Gamble A, Williamson BN, et al.: Aerosol and surface stability of SARS-CoV-2 as compared with SARS-CoV-1, The New England Journal of Medicine 382;16 (2020); DOI: 10.1056/NEJMc2004973

* M. Ohle, Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, 28359 Bremen

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