Mit diesem Thema haben drei unserer FWJler_innen bei Jugend forscht gewonnen.
Die FWJler_innen Jahr in der Arbeitsgruppe Research Core Unit Genomics.V.l.n.r Lisa Hollstein, Joël van Greuningen, Lena Abeln. Copyright: Research Core Unit Genomics/MHH
Stand: 21.03.2022
Den ersten Platz haben Lena Abeln, Lisa Hollstein und Joël van Greuningen beim Regionalwettbewerb von Jugend forscht in der Sparte "Arbeitswelt" belegt, außerdem haben sie den Sonderpreis "Thinking Safety" gewonnen. Und das mit einem ganz aktuellen und wichtigen Thema.
Woran habt ihr genau für den Wettbewerb Jugend forscht gearbeitet?
Unsere Jugend forscht Arbeit besteht aus zwei Teilen, im ersten Teil haben wir überprüft, welche Mikroorganismen nach bestimmten Tragezeiträumen auf unseren Masken leben. Hierzu extrahierten wir die mikrobielle DNA aus den Masken und führten eine Metagenomanalyse durch. Zur Überprüfung unserer Ergebnisse haben wir auch von anderen Personen Masken gesammelt und analysiert.
Des Weiteren haben wir gängige Reinigungsmethoden ( backen, kochen, waschen, auslüften) auf ihre Effektivität getestet. Wir haben die Materialveränderung und den Bewuchs analysiert.
Wie seid ihr auf das Thema gekommen?
Durch die COVID-19 Pandemie sind wir alle dazu gezwungen, täglich einen Mund-Nasen-Schutz zu tragen. Dieser soll uns und andere vor einer möglichen Infektion schützen. Wir selber tragen unsere Masken im Normalfall ein bis zwei Tage. Im Alltag begegneten wir jedoch Menschen, die ihre teils fleckigen Masken bereits mehrere Wochen getragen haben. Wir absolvieren ein Freiwilliges Wissenschaftliches Jahr in der Research Core Unit Genomics, diese Arbeitsgruppe führt Sequenzierungen durch. Daher bot es sich an, eine Metagenomanalyse zu diesem Thema durchzuführen. Für unser freiwilliges Jahr müssen wir ein eigenes Projekt erarbeiten und da unser Betreuer Dr. Lutz Wiehlmann in den letzten Jahren mit Schülern des Kaiser-Wilhelm- und Ratsgymnasium Hannover mehrfach erfolgreich an Jugend forscht teilgenommen hat, haben wir uns entschieden, auch unser Projekt dort einzureichen.
Während man immer wieder hört und liest, dass nach einer zu langen Tragezeit die Wirksamkeit von Masken abnimmt, waren uns vorher keine Untersuchungen darüber bekannt, ob die Maske ab einer bestimmten Tragezeit anstatt zu schützen, unhygienisch wird. Daher wollen wir erforschen, welche Mikroorganismen nach bestimmten Tragezeiten auf unseren Masken leben.
Zudem interessiert uns, inwiefern man eine durch Mikroorganismen kontaminierte Maske wirksam reinigen kann. So war es gerade zu Beginn der Pandemie aufgrund von Maskenknappheit üblich, diese im Backofen oder anderweitig zu desinfizieren und mehrfach zu benutzen. Wir wollen wissen, ob die verschiedenen Reinigungsmethoden die Maske beschädigen und so ihre Funktionalität beeinträchtigen.
Hautbakterien dominieren
Was ist euer Ergebnis und welchen Platz konntet ihr belegen?
Die DNA-Menge nimmt im Zusammenhang mit der Tragedauer zu. Allerdings handelt es sich dabei vor allem um eine Anreicherung humaner Zellen. Es scheinen sich auf der Maske kaum Bakterien zu vermehren.
Den größten Teil des Mikrobioms machen Hautbakterien aus. Das Cutibacterium acnes taucht am häufigsten auf und ist die Erklärung für das sich verschlechternde Hautbild in der unteren Gesichtshälfte. Nach längerer Tragezeit nimmt die Menge der Rachenbakterien zu, jedoch dominieren weiterhin die Hautbakterien auf den Masken. Die Vielfalt des Mikrobioms nimmt zu, dennoch besteht allgemein betrachtet kein großes gesundheitliches Risiko durch die Bakterien.
Nach unseren Tests der Reinigungsmethoden können wir keine dieser empfehlen. Es kommt entweder zu einer Beschädigung der Maske oder zu einer unvollständigen Reinigung. Wir konnten mit diesen Resultaten den ersten Platz beim Regionalwettbewerb in der Sparte Arbeitswelt belegen und haben den Sonderpreis „Thinking Safety“ erhalten.
Wie geht es jetzt weiter?
Am 21. März findet der Landeswettbewerb von Jugend forscht statt, dazu haben wir in den letzten Tagen neue Experimente ausgearbeitet, diese durchgeführt und ausgewertet.
Da in der ersten Runde bei der Analyse der Struktur unter dem Mikroskop Auffälligkeiten bei der Beschaffenheit zu sehen waren, haben wir mit einer von uns erstellten Konstruktion mit Druckluft den Atemwiderstand einer OP bzw. FFP2-Maske getestet und diese Ergebnisse mit denen von den Reinigungsmethoden verglichen.
Des Weiteren haben wir noch ein Experiment zur Filterleistung durchgeführt, in dem wir eine Bakterienlösung auf die gereinigten FFP2- bzw. OP-Masken geben und diese durchlaufen lassen. Das Gleiche wollen wir auch machen, indem wir Tee auf die Masken kippen, da die Partikel in dem Tee ungefähr der Größe eines Virus entsprechen.
Uns sind bei unseren Forschungen für die Regionalrunde bei der Maske aus der Waschmaschine unter dem Mikroskop Rückstände aufgefallen, die wahrscheinlich auf das Waschmittel zurückzuführen sind. Dies konnten wir mit UV-Licht nachweisen.
Nach der Gramfärbung aus der ersten Runde, die uns die zurückgebliebene DNA der Bakterien auf der Maske färbt, haben wir nun mit Gelred die humane DNA auf den Masken nach den Reinigungsmethoden eingefärbt. Hinzu kommen noch weitere informatische Auswertungen der Daten der Metagenomanalyse.