Forschung 24. Jun 2021 Von Stefan Asche

KI-Nase erschnüffelt Bakterien

Neues System aus Israel erkennt Stoffwechselgase mithilfe von Kohlenstoff-Quantenpunkten.


Foto: Raz Jelinek

Forschende der Ben-Gurion University of the Negev (BGU) haben eine künstliche Nase entwickelt, die Bakterien „erschnüffeln“ kann. Dazu erkennt sie Gase, die der Stoffwechsel von Bakterien freisetzt. Diese kontinuierliche Überwachung hat vielseitiges Anwendungspotenzial – von der Medizin über das Umweltmonitoring bis hin zur Nahrungsmittelindustrie. Im Prinzip ist das System überall dort einsetzbar, wo das Auftreten bestimmter Bakterien problematisch sein kann.

Quantenpunkt-Nase

„Wir haben eine künstliche Nase entwickelt, die mithilfe spezieller Kohlenstoff-Nanopartikel Gasmoleküle nachweisen kann und speziell Bakterien durch die flüchtigen Metabolite erkennt, die sie an die Luft abgeben“, erklärt Forschungsleiter Raz Jelinek, BGU-Professor am Fachbereich Chemie. Konkret nutzt die Nase Interdigitalelektroden, die mit sogenannten Kohlenstoff-Quantenpunkten („C-Dots“) beschichtet sind. Wenn sich daran Gasmoleküle anlegen, kommt es zu Veränderungen der Kapazität, die das System misst.

Der Sensor wird trainiert

Mittels Maschinenlernen lässt sich der Sensor darauf trainieren, anhand der Messwerte unterschiedliche Gase sehr genau zu bestimmen, wie eben die typischen Stoffwechselprodukte verschiedener Bakterien. Dadurch könnte das zum Patent angemeldete System beispielsweise erkennen, ob in einem Krankenhaus oder Biotop problematische Bakterien auftreten, ob in der Atemluft eines Patienten Anzeichen für Krankheitserreger zu finden sind oder ob Lebensmittel aufgrund darin auftretender Bakterien als verdorben einzustufen sind.

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