Vorteile zweier Welten verbinden

Mit Photonik und Mikrobiologie Trinkwasser und Lebensmittel sicherer machen

Michael Himmelhaus
Tobias Schröter
Klaus Schindlbeck
Eines haben SpheroScan und das Team dahinter gemeinsam: Sie sind wahnsinnig schnell. Während SpheroScan binnen Sekunden Pathogene wie Legionellen oder Salmonellen in Flüssigkeiten aufspüren und somit unser Trinkwasser und Lebensmittel sicherer machen kann, hat das Führungstrio vom Kennenlernen bis zur Gründung einer gemeinsamen Firma nur ein Jahr gebraucht – und nur weitere vier Monate, um die SPRIND völlig von seiner Innovation zu überzeugen.

Das alles geht so rasant, weil Dr. Michael Himmelhaus, der Tüftler im Team, bereits seit 18 Jahren intensiv zur zugrundeliegenden Technologie forscht und nur auf diese eine Chance gewartet hat. 2004 hat er entdeckt, dass nicht nur größere Plastikkügelchen, sondern auch winzige, Auskunft über ihre Oberflächenbelegung geben – ob sich also Moleküle dort anlagern – und von 2005 bis 2009 hatte der Oberflächenphysiker in Japan bei der Weiterentwicklung entsprechender Biosensorik forschungstechnisch die beste Zeit seines Lebens. Jedenfalls bis jetzt: Im August 2021 hat er gemeinsam mit Dr. Tobias Schröter und Klaus Schindlbeck, die sich über verschiedene Jobs und Firmen getroffen haben, FluIDect zur Untersuchung von Flüssigkeiten auf Keime gegründet.

„Ich fand Michaels Forschung spannend und habe mich gefragt, warum er sie auf den kleinen Bereich der Laboranalyse beschränken sollte. Sein Sensor hat Potenzial für den großen Markt, für riesige Industrieanlagen“, erklärt Maschinenbau-Ingenieur und Röntgenoptik-Spezialist Tobias Schröter. Das sehen viele Firmen genauso: „Wir rennen überall offene Türen ein, denn wir bieten eine Lösung für ein massives Problem.“ Verunreinigung von Trinkwasser und Lebensmitteln lautet dieses und es verursacht allein in den USA 18 Milliarden Dollar an Schäden pro Jahr und kostet hunderte Menschenleben.

Doch was genau macht SpheroScan, das nur schuhschachtelgroße Gerät, das die Pathogenanalyse völlig revolutionieren kann? In Produktionsanlagen kann es kostengünstig, dezentral, in-line-fähig und ohne Labor Mikroben detektieren.
Wasser

So schnell, dass prozessbegleitend noch während der Produktion, zum Beispiel von Milch oder Milchersatz­produkten, reagiert werden kann – nicht erst, wenn bereits ganze Tanks kontaminiert sind.

SpheroScan
SpheroScan
Schröter
Flüssigkeit
Langfristig wäre es sogar denkbar, schon am Melkstand die Milch der Kühe zu untersuchen und Antibiotika dementsprechend gezielt einzusetzen, ebenso bei der Schweinemast oder auf Geflügelfarmen. Das schafft völlig neue Möglichkeiten zur Wahrung der öffentlichen Gesundheit und der Nachhaltigkeit. Auch beim Trinkwasser: „In Mehrfamilienhäusern oder in Krankenhäusern gibt es regelmäßig Spülvorgänge, also eine thermische Desinfektion durch große Mengen heißes Wasser“, erläutert Schröter. „SpheroScan ermöglicht, zielgerichteter vorzugehen und nur bei zu hoher Keimbelastung zu handeln. Das spart wertvolle Ressourcen.“

Das Ganze funktioniert über eine neuartige Kombination zweier Disziplinen: „Wir verbinden Vorteile aus zwei Welten, der Mikrobiologie und der Photonik“, schildert Klaus Schindlbeck, der als Diplomkaufmann und Mastermind der Organisation und Verwaltung den Machern im Vordergrund den Rücken freihält. „Aufgrund eines mikrobiologischen Vorgangs untersuchen wir die Flüssigkeiten auf biologische und chemische Substanzen und erhalten dann durch das emittierte Licht Informationen über den Vorgang: eine geniale Idee“, betont Schindlbeck, der bereits seit 30 Jahren für Medizintechnikunternehmen in Deutschland und den USA tätig ist.

So gibt das FluIDect-Team Beads, zehn Mikrometer große, fluoreszenzmarkierte Plastikkügelchen aus Polystyrol, in das Analysegerät, das in der laufenden Produktion kleine Proben abzapft. Die Kügelchen werden mit Licht beschossen, das sie über Fluoreszenz zum Leuchten bringt. Das Fluoreszenzlicht birgt dabei die genaue Geometrie der Kügelchen. Lagern sich nun an den Beads Pathogene an, verschiebt sich die durch die Kügelchen ausgestrahlte Wellenlänge. Somit ändert sich, leicht messbar, die emittierte Farbe. Bislang erfordern die meisten Analysemethoden eine aufwändige Probenvorbereitung, bevor die Messung beginnen kann. Das kostet vor allem Zeit. „Wir dagegen können unsere Beads direkt in die Probe geben, die dann auf die Suche nach den Mikroben gehen, und Informationen über deren Natur und Präsenz anschließend optisch auslesen“, verdeutlicht Himmelhaus einen der enormen Vorteile.
Sarah Hofbrucker MacKenzie
In drei Jahren soll die Produktvision, der Prototyp, getestet werden. Und schon heute träumt das hochmotivierte Trio von nächsten großen Schritten. „Die zweite Generation soll auf mehrere Targets, bis zu 32, untersuchen können“, erzählt Tobias Schröter begeistert. „In ferner Zukunft denken wir an ein Handgerät, das nur noch mit einer Pipette mit einer Probe beträufelt werden muss und sogar noch mehr Erreger erkennen könnte.“

Sowohl bei der SPRIND als auch am Optikstandort Jena fühlen sich die drei bestens aufgehoben: „Das Feedback und die wissenschaftliche wie finanzielle Unterstützung sind für uns Gold wert“, freut sich Himmelhaus, der sich dadurch voller Schaffenskraft in die SpheroScan-Optimierung vertiefen kann. So konnte die Mikrobiologin Dr. Sarah Hofbrucker MacKenzie als wertvolle Ergänzung ins Team geholt werden, und das Unternehmen in neue Räume im Technologie- und Innovationspark Jena umziehen. „Die Jenaer Firmen bieten genau das, was wir brauchen, um den Sensor zu entwickeln, gemeinsam zu bauen und zu verbreiten. Und die Leute hier sprechen genau unsere Sprache.“

SPRIND
UND
SPHEROSCAN

DARUM ENGAGIEREN WIR UNS
Es ist das erste Verfahren, das in unglaublich kurzer Zeit Schadstoffe wie Legionellen oder Salmonellen nachweisen kann. Selbst wenn man den Ansatz nur auf die Lebensmittelindustrie runterbricht, ist dies ein massiver Hebel. Wenn SpheroScan durch die Kombination des Whispering-Gallery-Modes mit funktionalisierten und fluoreszierenden Micro-Beads eine unmittelbare Detektion von Schadstoffen ermöglicht, wird die Zeit zum direkten Handeln immens reduziert. Wenn dann auch noch Rückrufaktionen bei Lebensmittelherstellern entfallen und somit gesundheitsgefährdender Verzehr deutlich reduziert wird, haben alle gewonnen.

DAS MACHEN WIR KONKRET
Dem Team von FluIDect die Sicherheit geben, die es in den ersten Monaten braucht. Durch unseren Validierungsauftrag wollen wir von FluIDect einen ersten Technologiedemonstrator sehen. Unser Auftrag ermöglicht dem Team eine klare Fokussetzung auf die Weiterentwicklung der Technologie statt auf komplizierte Förderaufträge.

DAS IST DAS POTENTIAL, DAS WIR SEHEN
Wir sehen die Beauftragung SpheroScans als wichtige Investition in eine Schlüsseltechnologie, die aus Deutschland kommt und deren Anwendung ebenfalls in Deutschland entstehen sollte. Allein der Markt in Europa für die Bereiche Gesundheit und Lebensmittelherstellung ist riesig und noch gar nicht richtig greifbar.

GESCHÄFTLICH WEITER DENKEN
Einen groben Blick für die geschäftliche Weiterentwicklung hat das Team schon – dabei möchten wir auch in der zukünftigen Zusammenarbeit notwendigen Support bieten und so den „Start-up“-Aufbau hilfreich unterstützen.