Ob das Trinkwasser, das aus unseren Wasserhähnen fließt, frei von Krankheitserregern wie Enterokokken, Legionellen oder dem Darmkeim Escherichia coli ist, muss regelmäßig überprüft werden. Bisher werden die entsprechenden Proben von den Entnahmestellen in ein Labor gefahren und dort auf ein Nährmedium ausgebracht. Dann heißt es warten. Zwischen zwei und 14 Tagen dauert es, bis die Bakterienkulturen zu wachsen beginnen – erst dann können sie nachgewiesen werden. An der Universität Potsdam entwickelte ein Wissenschaftlerteam um Prof. Dr. Carsten Beta nun einen Schnelltest, der diese Zeitspanne auf 30 Minuten verkürzt. Mit ihrer Idee machen sich die Forscher jetzt selbstständig – unterstützt vom Förderprogramm EXIST-Existenzgründungen aus der Wissenschaft.
Robert Niedl hält ein braunes Stück Papier mit weißen Linien und Kreisen in seiner Hand. Doch was der Biotechnologe hier zeigt, ist keineswegs so unspektakulär wie es aussieht. Das Filterpapier, das mit einem speziellen Lack beschichtet ist, ist das Herzstück eines Analyselabors im Miniaturformat, das Niedl mit seinem Startup „diamond inventics“ entwickelt hat.
„Unser Anspruch ist es, Mikroorganismen im Trinkwasser nachzuweisen“, erklärt Robert Niedl das Prinzip seiner Geschäftsidee, die er mit drei Mitstreitern an der Universität Potsdam entwickelt. Gefördert wird das Team über EXIST-Gründerstipendien, die es den Wissenschaftlern ermöglichen, ihre Geschäftsidee voranzubringen und in einen ausgereiften Businessplan zu fassen. Das Förderprogramm wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie ausgeschrieben und fördert gezielt Existenzgründungen aus der Wissenschaft.
Mikrofluidik ist das Grundprinzip des Schnelltests
„Mit unserem Test ist bereits nach 30 Minuten sichtbar, ob es einen Befall gibt, und zwar direkt vor Ort“, erklärt Robert Niedl das Ziel von diamond inventics. Bakterien einfangen, markieren, nachweisen – das seien die einzelnen Arbeitsschritte des Schnelltests, dessen Grundlage einfaches Filterpapier sei, erläutert Niedl und schraubt ein prismenförmiges schwarzes Kunststoffgehäuse an den Laborwasserhahn. „Das ist unser erster Prototyp“, erklärt der Biotechnologe. Dreht er den Hahn auf, läuft das Wasser am anderen Ende des Prismas heraus. Unsichtbar im Gehäuse verborgen ist der Mikroporenfilter, der jede einzelne Bakterienzelle auffängt. Für einen genormten Trinkwassertest müssen insgesamt bis zu drei Liter Wasser über den Filter fließen.
Nach der Probenentnahme wird die Filterkassette in ein Auslesegerät geschoben. Dort werden mögliche Bakterien detektiert – der Nachweis beruht auf einem Mechanismus, den Robert Niedl als Mikrofluidik bezeichnet. Der auf dem Filterpapier aufgetragene Lack formt kleine Kanäle und Reservoire, über die das Analysegerät gezielt bestimmte Reaktionsflüssigkeiten aufträgt. Das Besondere: Die Lackbeschichtung schafft eine räumliche Trennung, wodurch mehrere Arbeitsschritte hintereinander ausgeführt werden können. Zunächst werden durch die Zugabe von Flüssigkeit Antikörper, die bereits in einem Reservoir auf dem Filter vorhanden sind, in die Filtermitte geleitet, wo sie sich an eventuell vorhandene Bakterienzellen binden. Anschließend werden überflüssige Antikörper abgespült, bevor eine Farbstofflösung hinzugegeben wird. Von jeder Flüssigkeit benötigt der Test nur wenige Mikroliter, die über ein magnetisches Hubventil appliziert werden. Der eigentliche Nachweis der Bakterien beruht schließlich auf einer chemischen Reaktion, die messbares Licht freisetzt.
Das Team muss stimmen
Derzeit feilt das Team um Robert Niedl noch an den Feinheiten des Schnelltests. Die Farbreaktion muss noch optimiert und das Gehäuse des Testgerätes auf die Bedürfnisse der Wassertester – etwa große Wasserversorger oder Umweltlabore – angepasst werden. Um diese genau zu kennen, hat sich diamond inventics das Potsdamer Wasser- und Umweltlabor als Projektpartner ins Boot geholt. Das Labor kontrolliert regelmäßig Wasserproben auf Bakterienbefall und wird den Schnelltest der Gründer auf seine Praxistauglichkeit hin überprüfen.
Die Idee für den Wassertest kam Robert Niedl während seiner Doktorarbeit, in der er sich bereits intensiv mit der Mikrofluidik und dem Nachweis von Stoffen auf engem Raum beschäftigte. „Die Grundidee war schon so vielversprechend, dass wir gesagt haben, es wäre zu schade, das lediglich als Doktorarbeit im Regal verstauben zu lassen“, so der Forscher. Deshalb begann er mit Unterstützung von Potsdam Transfer nach geeigneten Partnern zu suchen. Denn eine Gründung ist nicht allein zu stemmen, neben der Finanzierung muss auch das Team stimmen. Der Wissenschaftler weiß auch: Der Erfolg des Startups wird sich daran messen, wie alltagstauglich und kundenfreundlich das System ist. Während Robert Niedl nun die biochemischen Prozesse optimiert, übernehmen die drei anderen Mitglieder des Teams die weiteren Aufgaben, die anfallen, wenn eine Produktidee zur Marktreife gebracht werden soll.
Der Bedarf ist vorhanden
Der Physiker Alexander Anielski sorgt dafür, dass die biochemischen Reaktionen, auf denen der Wassertest beruht, auch richtig gemessen werden. Er entwickelt die Elektronik und Sensorik des Messgerätes. Die finanzielle Seite hat die Diplom-Kauffrau Katja Richter fest im Blick. Und Nicole von Lipinski kümmert sich schließlich darum, dass der Test leicht anzuwenden ist und auch äußerlich den Bedürfnissen der Kunden entspricht.
„Für mich geht es vor allem um die Handhabbarkeit“, erklärt die Produktdesignerin. Dabei stellt sich für sie nicht nur die Frage nach dem Material oder dem Aussehen des Endprodukts. Um zu verstehen, was für die Anwender des Tests wichtig ist, begleitet sie durchaus schon mal die Mitarbeiter des Projektpartners durch ihren Arbeitsalltag und schaut sich an, wie die Wasserproben entnommen und verarbeitet werden. „Wie sehen die Probeentnahmestellen und Probenflaschen aus? Wie das Innere des Autos? Wie viel Zeit verbringt der Mitarbeiter im Fahrzeug? Das sind alles wichtige Informationen, die bei der Produktentwicklung berücksichtigt werden müssen“, erklärt Nicole von Lipinski.
Der Arbeitstag der Gründer ist lang und mitunter mit Stolpersteinen gespickt, mit denen das Team vorher nicht gerechnet hatte. „Wir leisten hier Pionierarbeit“, sagt Katja Richter. Gerade im Bereich der Biotechnologie müssten viele Strukturen geschaffen werden, die bisher noch nicht in einem ausreichenden Maß vorhanden sind. Um ihr Produkt zu entwickeln, benötigen die Forscher Labor- und Reinräume und sehr teure Materialien. Das Patentrecht ist eine weitere Hürde, die es zu überwinden gilt. Kostbare Zeit geht für den bürokratischen Aufwand ins Land. Umso wichtiger sei hier – neben dem gut durchdachten Fördermittelkatalog des Landes Brandenburg – die Unterstützung durch die universitäre Infrastruktur. „Ohne die Mentorenschaft von Prof. Dr. Carsten Beta und die Unterstützung durch Dr. Patrick Bröker von Potsdam Transfer wäre vieles bedeutend schwerer gewesen“, betont Katja Richter.
Der Zeitplan ist straff, in einem halben Jahr soll das Endprodukt stehen. „Produktion, Verpackung, Lieferung, Bestellsystem – alle diese Einzelschritte müssen erst einmal aufgebaut werden“, beschreibt Richter die Herausforderung. Letztlich wird der Preis für den neuen Test höher sein als für die herkömmlichen Analysen. Doch die Vorteile liegen auf der Hand. Neben der Zeitersparnis ist es auch die Vernetzungsmöglichkeit mit digitalen Kommunikationssystemen, die den Test für mögliche Anwender attraktiv machen soll. „Eine Kommunikationseinheit – ein Smartphone oder ein Laptop – kann an das Gerät angeschlossen werden. Das Ergebnis liegt damit sofort beim Kunden vor und es können die notwendigen Maßnahmen eingeleitet werden“, beschreibt Robert Niedl das Konzept. „Der Bedarf für unseren Schnelltest ist vorhanden“, ist das Team überzeugt.
Das Projekt
„diamond inventics“ ist ein Startup, das einen Schnelltest zum Nachweis von Mikroorganismen in Wasserproben entwickelt. Seit Juni 2015 werden drei der vier beteiligten Wissenschaftler für ein Jahr lang über ein EXIST-Gründerstipendium gefördert. Darüber hinaus gibt es finanzielle Unterstützung für Coaching und Sachmittel.
www.diamondinventics.de
Die Wissenschaftler
Dr. Robert Niedl studierte Biologie in Mainz und promovierte in Potsdam im Bereich Biotechnologie. Bei diamond inventics ist er für den Bereich Entwicklung verantwortlich.
Kontakt
diamond inventics
Karl-Liebknecht-Str. 24–25
14476 Potsdam
E-Mail: niedluuni-potsdampde
Dipl.-Kffr. Katja Richter M.A. studierte Betriebswirtschaftslehre an der Universität Potsdam und ist für die Geschäftsentwicklung zuständig.
E-Mail: krichteruuni-potsdampde
Dipl.-Phys. Alexander Anielski studierte Physik an der Universität Potsdam und entwickelt die Messtechnik des Schnelltests.
Nicole von Lipinski studiert Industrial Design an der HTW Berlin und sorgt dafür, dass das Endprodukt bedienungsfreundlich, robust und sicher anzuwenden ist.
Text: Heike Kampe
Online gestellt: Silvana Seppä
Kontakt zur Online-Redaktion: onlineredaktionuuni-potsdampde