Forschung zu Superspreadern Uni Magdeburg: Ein Spray gegen die Verbreitung von Krankheitserregern?

Annette Schneider-Solis
Bildrechte: MDR/Jörn Rettig

Nicht jeder, der krank ist, steckt andere an. Ein Rätsel, vor das nicht erst Corona die Wissenschaft gestellt hat. Doch warum ist der eine ein hochansteckender Superspreader, der andere nicht? Verschiedene Forschergruppen der Otto-von-Guericke-Universität in Magdeburg wollen diese bislang unbeantwortete Frage lösen.

Beim Aufreißen eines Flüssigkeitsfilms erkennt man unter dem Mikroskop, dass viele kleine Tröpfchen weggeschleudert werden. Diese Aerosole schweben lange in der Atemluft und spielen bei der Infektion von SARS-CoV2 eine wichtige Rolle.
Unter dem Mikroskop erkennen die Wissenschaftler viele kleine Tröpfchen. Diese Aerosole schweben in der Luft und spielen bei der Infektion von SARS-CoV2 eine wichtige Rolle. Bildrechte: Dr. Patricia Pfeiffer, Dr. Fabian Reuter/ Uni Magdeburg

In den Petrischalen des Instituts für Chemie der Otto-von-Guericke-Universität in Magdeburg wächst menschliches Gewebe. Künstlich gezüchtet, gleicht es dem, das wir in Nase und Luftröhre haben. Später soll auch Lungengewebe entstehen. Das Gewebe wird auf ein Modell unserer Atemwege aufgetragen. Dadurch erhoffen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Heike Walles Aufschlüsse darüber, warum manche Menschen Viren verbreiten und andere nicht.

Eine ältere Frau mit Brille und weißem Kittel in einem Labor
Professorin Heike Walles erforscht, warum einige Menschen Superspreader sind. Bildrechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

"Wir untersuchen, wie Aerosole entstehen, die mit Virenpartikeln gefüllt sind", erklärt Professorin Heike Walles. Die Biologin ist spezialisiert auf das Züchten menschlichen Gewebes. "Wir wissen zwar, wie die Viren an menschliche Zellen andocken, aber nicht, wie sie beim Ausatmen verteilt werden. Das Phänomen, warum die einen Superspreader sind und andere nicht, können wir bislang nicht erklären." Um die Ausbreitung einer Krankheit zu verhindern, müsse man zunächst verstehen, was genau passiert.

Vorgänge mit Hochgeschwindigkeitskamera aufzeichnen

Nebenan am Institut für Physik sucht auch eine Gruppe um Professor Claus-Dieter Ohl Antworten auf diese Frage. Sie erforscht einen anderen Aspekt: Beim Einatmen entsteht in der Lunge ein Film, der beim Ausatmen aufreißt.

Drei Wissenschaftler arbeiten in einem abgedunkelten Labor
Die Gruppe um Professor Claus-Dieter Ohl (links) am Institut für Physik verbringt viel Zeit im Labor. Bildrechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

Durch das Aufreißen werden Viren in die Umgebungsluft geschleudert. Abläufe mit Stoffen, die mikroskopisch klein sind: Die Virenpartikel haben eine Größe von 100 bis 200 Nanometer und bewegen sich mit bis zu 100 Metern pro Sekunde. Mit Hochgeschwindigkeitskameras werden die Vorgänge aufgezeichnet, die im Laserlabor simuliert werden.

Denkbar sei, so Claus-Dieter Ohl, dass Oberflächenspannung und Konsistenz der Aerosole einen Einfluss haben, vielleicht gar die Viren selbst. Er vergleicht die Vorgänge mit dem Platzen einer Seifenblase. "Hier treffen Strömungsdynamik und Biologie zusammen", beschreibt Claus-Dieter Ohl. Seine Hypothese: "Wenn der Film sehr dünn wird, entstehen viele kleine Tröpfchen, die länger in der Luft sind und damit auch stärker anstecken."

Ein Tröpfchen in schwarz-weiß, das aufplatzt
Beim Aufreißen des Flüssigkeitsfilms erkennt man, dass viele kleine Tröpfchen weggeschleudert werden. Per Hochgeschwindigkeitskamera kann das Aufplatzen in Superzeitlupe aufgenommen werden. Über die kleinen Tröpfchen werden die Viren verteilt. Diese Aerosole schweben lange in der Atemluft. Bildrechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

Vergleich mit der Wettervorhersage

Drei Wissenschaftler stehen in einem Labor und unterhalten sich
Die drei Professoren arbeiten trotz ihrer verschiedenen Fachbereiche zusammen. Bildrechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

Die Ergebnisse der Experimente laufen bei Professor Fabian Denner zusammen. Er ist Maschinenbauer und erstellt Modelle, die die Vorgänge am Computer nachstellen. Er vergleicht das Ganze mit einer Wettervorhersage: Der Blick aus dem Fenster erlaubt eine Prognose für das Wetter am nächsten Tag. Genauer werde sie aber, wenn man Rechenmodelle zu Rate zieht.

Ähnlich sollen auch hier Rechenmodelle und Beobachtungen zusammenfließen. Im Ergebnis könnten Faktoren ausgeschaltet werden. "Dafür müssen wir die Lunge besser modellieren, die aus verschiedenen Molekülen besteht."

Mögliches Ergebnis: Spray gegen die Verbreitung von Krankheitserregern

Ein Mann mit Brille und Jacket gibt ein Interview
Junior-Professor Fabian Denner arbeitet am Institut für Verfahrenstechnik. Ihm schwebt ein Spray gegen die Ausbreitung von Viren vor. Bildrechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

Am Ende könnte ein Produkt stehen, das die Verbreitung von Krankheitserregern verhindert oder eindämmt. "Ein Spray etwa", schwebt Fabian Denner vor. "Ein Spray, das dafür sorgt, dass größere Moleküle ausgeatmet werden, die schneller zu Boden sinken und weniger gefährlich sind." Ein Stoß vorm Betreten des Versammlungsraums – und die Ansteckungsgefahr sinkt. Eine Zukunftsvision, für die die Magdeburger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Grundlage legen. Nicht nur für Corona, sondern auch für die Eindämmung anderer Krankheiten, wie Grippe oder Tuberkulose, wäre das eine Option.

Ein Spray, das dafür sorgt, dass größere Moleküle ausgeatmet werden, die schneller zu Boden sinken und weniger gefährlich sind.

Maschinenbau-Professor Fabian Denner über die Zukunftsvision

Professorin Heike Walles mahnt jedoch zu Geduld: "Noch stehen wir ganz am Anfang. Das Projekt ist hochinterdisziplinär, jeder bringt seine Ergebnisse ein." Genau diese Interdisziplinarität ist an der Uni Magdeburg sehr fortgeschritten, weil sie seit langem praktiziert wird. Der Vorteil einer kleinen Universität mit kurzen Wegen.

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Rechte: Reuters: Riken/Kobe University

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Quelle: MDR/Annette Schneider-Solis, Luise Kotulla

Dieses Thema im Programm: MDR SACHSEN-ANHALT HEUTE | 10. Mai 2021 | 19:00 Uhr

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