EIFFEL

Early invasive fungal infection detection with Terahertz sensor systems

Invasive Pilzinfektionen (IFI: invasive fungal infections) sind ein ernsthaftes gesundheitliches Problem: Pilzinfektionen sind eine der kritischsten Krankenhausinfektionen, verbunden mit einer hohen Sterblichkeit. Patienten mit oncohematologischen Erkrankungen, Krebs, immunsuppressiven Therapien, nach Transplantationen oder in Intensivstationen sind die Hauptzielgruppe. Aufgrund ihrer verminderten Abwehrmechanismen sind sie besonders anfällig für IFI.

Das Problem nimmt in der Tat an Häufigkeit drastisch zu. IFI Erkrankungen haben sich in den letzten zehn Jahren verdoppelt. Dies liegt darin begründet, dass der verstärkte Einsatz von invasiven chirurgischen Techniken, die zunehmende Zahl von Transplantaten, die Verwendung von mehr immunsuppressiven Therapien und die Verwendung von immer aggressiver Behandlungsmethoden bei Patienten mit Krebs zu einer höheren Inzidenz dieser Infektionen geführt haben.

IFI Diagnose bleibt dabei ein kontroverses und ungelöstes Problem. Herkömmliche Verfahren für die Diagnose haben eine niedrige Sensitivität und Spezifizität. Die Ergebnisse sind zudem erst nach mehreren Tagen verfügbar, was eine Verzögerung der Diagnose und der Behandlung bedeutet und als Folge zu einer erhöhten Sterblichkeit führt. Um dieses Problem zu adressieren, soll erforscht werden, inwieweit innovative Methoden und Werkzeuge, die auf einer Analyse und Erkennung mit Terahertz (THz)-Wellen basieren, in diesem Kontext eingesetzt werden können, um eine verbesserte oder eine schnellere Erkennung von IFI zu ermöglichen.

Das Hauptziel ist, die grundlegende Analyse der Wechselwirkungsmechanismen von IFI spezifischen Indikatoren (Zellen, Antikörper, …) mit THz-Strahlung und die Entwicklung eines geeigneten Nachweisinstruments. Im Einzelnen sollen im Projekt folgende Aspekte adressiert werden:

• Geeignete Pilzstämme für die THz-Erkennung müssen ermittelt werden.
• THz-spektroskopische Analysen müssen die optimale spektrale Konfiguration eines Detektionssystems beurteilen.
• Beurteilung und Optimierung der Spezifizität sowie der Empfindlichkeit der THz-Untersuchungen.
• Es sollen Signalverstärkungsansätze mit THz-Biochips untersucht werden, um die intrinsische Empfindlichkeit der THz Messtechnik zu verbessern.
• Kompakte THz-Readereinheiten müssen entwickelt und optimiert werden, im Hinblick auf Robustheit, Zuverlässigkeit und Auflösung.