Covid-19: Die realen Anwendungen der Photonik-Ausrüstung

Das neuartige Coronavirus (Sars-Cov-2) breitet sich weiterhin auf der ganzen Welt aus und wirkt auf alles ein, vom täglichen Leben bis zur globalen Wirtschaft. In diesen herausfordernden Zeiten spielt der Gesundheitssektor eine besonders wichtige Rolle. Neben Schutzkleidung, Atemschutzmasken und Beatmungsgeräten ist die Fähigkeit, schnell und genau zu testen, von entscheidender Bedeutung. Schnelle Tests benötigen jedoch die Verfügbarkeit verschiedener Laboranalysegeräte. Die Deckung der Nachfrage nach Analysegeräten erfordert, dass die Hersteller die Produktion fortsetzen, um die kontinuierliche Versorgung mit kritischen Komponenten weltweit sicherzustellen. Hamamatsu Photonics ist Teil der Lieferkette für Produkte und Geräte, die im Kampf gegen das Virus eingesetzt werden. Diese Produkte sind in vielen Laboranalysegeräte integriert. Zudem arbeitet der japanische Produzent eng mit Herstellern von Point of Care-Diagnostika zusammen, um neue Instrumente für Schnelltests zu entwickeln.

Dabei sollte nie vergessen werden, dass Sicherheit und Wohlbefinden der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter oberste Priorität genießen. Aufmerksam werden deshalb die Vorgaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) und anderer öffentlicher Gesundheitseinrichtungen verfolgt und entsprechend geeignete Maßnahmen ergriffen, um eine sichere und gesunde Arbeitsumgebung bieten zu können.

Wie bekämpft man das Virus?

Forscher auf der ganzen Welt bemühen sich, einen wirksamen Impfstoff gegen Sars-Cov-2 zu entwickeln, aber das braucht Zeit. Zur effizienten Bekämpfung der weiteren Verbreitung von Corona ist jedoch der sofortige Nachweis des Virus von entscheidender Bedeutung. Ziel ist es, die Infektionskette und damit die Infektionsrate zu verringern. Um zu erkennen, wer infiziert bzw. wer nicht infiziert ist, müssen deshalb so viele Tests wie möglich durchgeführt werden. Dazu sagte Tedros Adhanom Ghebreyesus, der Leiter der Weltgesundheitsorganisation während einer Pressekonferenz im März: „…testen, testen, testen“.

Schnelltests und Testanalysatoren

Um Tausende von Menschen zu testen, sind Tausende von Schnelltests erforderlich, was wiederum eine große Anzahl von Analysegeräten für deren Auswertung erfordert. Eine gängige Analysemethode dieser Geräte ist die Polymerase-Kettenreaktion (PCR – polymerase chain reaction). Diese Methode ist in der Molekularbiologie weit verbreitet, um die DNA des Patienten zu vervielfältigen.

Wie funktioniert der PCR-Test?

Zuerst wird ein Abstrich aus dem Mund, der Nase oder dem Rachen des Patienten entnommen. Diese Probe wird dann an ein Labor geschickt. Jedes Virus kann anhand eines bestimmten charakteristischen Abschnitts seines genetischen Materials identifiziert werden. Die Menge des genetischen Materials aus dem Abstrich muss jedoch vervielfältigt werden, damit genügend Material vorhanden ist, um festzustellen, ob der Erreger vorhanden ist oder nicht. Zu diesem Zweck werden sogenannte Thermocycler eingesetzt, die die Polymerase-Kettenreaktion auslösen. In 30 bis 50 Zyklen wird die DNA exponentiell vervielfältigt. Ist der Erreger in der Probe vorhanden, vermehrt sich sein genetisches Material und wird nachgewiesen. Wenn kein Genom des Erregers vorhanden ist, durchläuft er den Vermehrungsprozess nicht und wird daher nicht nachgewiesen. Mit einem Fluoreszenzfarbstoff kann die Amplifikation des Erregergenoms in Echtzeit verfolgt werden. Dies wird als Echtzeit-PCR bezeichnet.

Es dauert in der Regel mehrere Tage, bis der Patient das Testergebnis erhält. Am längsten dauert der Versand der Probe an das Labor, der Test selbst dauert bis zu fünf Stunden.

Hamamatsu Photonics verfügt über jahrzehntelange Erfahrung in der Entwicklung und Herstellung optischer Technologien. Mehrere Hersteller von Laborgeräten wählen die japanischen Produkte wie Photomultiplierröhren (PMTs), Photodioden und Kameras, die der optischen Detektion dienen.

Medizinische Bildgebung als weiteres diagnostisches Werkzeug

Schwere Fälle von Covid-19 sind oft mit einer Lungenentzündung verbunden, die zu Veränderungen des Lungengewebes führen kann. Als weiteres diagnostisches Instrument des Coronavirus werden medizinische Bildgebungsverfahren wie die Computertomographie (CT) und die konventionelle Röntgenaufnahme des Brustkorbs eingesetzt. Auf den mit diesen Methoden gewonnenen Bildern sind Veränderungen des Lungengewebes sichtbar. In einigen Fällen sind die mit der Lungenentzündung verbundenen Veränderungen des Lungengewebes bereits sichtbar, obwohl die Testergebnisse der PCR negativ sind. Mit der Computertomographie oder den Thorax-Röntgenaufnahmen kann der Schweregrad der Erkrankung beurteilt und die klinische Indikation in schweren Fällen überwacht werden. Ein Vorteil der medizinischen Bildgebung gegenüber der PCR ist, dass die Ergebnisse sofort verfügbar sind. Andererseits wird bei CT und Röntgen ionisierende Strahlung eingesetzt, so dass der gesundheitliche Nutzen für den Patienten das Strahlenrisiko überwiegen muss.

Hamamatsu Photonics liefert an zahlreiche Hersteller medizinischer Geräte auf der ganzen Welt.