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Marktdynamik

Trend: Miniaturisierung und Echtzeiterkennung

Der Markt für mikrobielle Nachweissysteme befindet sich im Wandel, bedingt durch die Miniaturisierung und Echtzeitdetektion. Dieser Wandel geht einher mit einer steigenden Nachfrage nach portablen, effizienten und hochempfindlichen Diagnosegeräten. Der globale Markt für patientennahe Sofortdiagnostik (Point-of-Care-Diagnostik, POC), einschließlich miniaturisierter Nachweissysteme, wird Prognosen zufolge bis 2025 ein Volumen von 46,7 Milliarden US-Dollar erreichen, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 9,4 % ab 2023. Hauptgrund für dieses Umsatzwachstum sind die vielfältigen Bedürfnisse nach schnellen und präzisen mikrobiellen Nachweisen.

Miniaturisierte Systeme wie Lab-on-a-Chip und mikrofluidische Geräte erfreuen sich zunehmender Beliebtheit, da sie komplexe Analysen in einem Bruchteil der Zeit herkömmlicher Methoden durchführen können. So veröffentlichte beispielsweise das Journal of Microbiological Methods einen Artikel, der belegt, dass mikrofluidische Geräte mit Nachweisgrenzen bis hinunter zu 10² KBE/ml die Detektionszeit von Tagen auf Stunden verkürzen. Dies ist insbesondere in der klinischen Diagnostik von großer Bedeutung, da die Identifizierung von Krankheitserregern schnell erfolgen muss. Laut Weltgesundheitsorganisation (WHO) fordert Sepsis jährlich weltweit etwa 6 Millionen Todesopfer und zählt damit zu den häufigsten Todesursachen durch Infektionen, von denen jährlich 30 Millionen Menschen betroffen sind. Angesichts dieser Zahlen ist schnelles Handeln durch rasche Detektion unerlässlich.

Im Lebensmittelsektor wird für den Markt miniaturisierter mikrobieller Nachweissysteme ein starkes Wachstum mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 13,8 % prognostiziert. Dies soll die Überwachung lebensmittelbedingter Krankheitserreger in Echtzeit ermöglichen. Laut den Centers for Disease Control and Prevention (CDC) erkrankt jedes Jahr jeder sechste Amerikaner an einer Lebensmittelvergiftung, was zu etwa 128.000 Krankenhausaufenthalten und 3.000 Todesfällen führt. Die Miniaturisierung kann diese Risiken daher erheblich reduzieren, da eine sofortige Reaktion die Sicherheitsvorkehrungen in Lebensmittelbetrieben verbessern würde.

Fahrer: Zunehmende Bedenken hinsichtlich der Lebensmittelsicherheit

Die Nachfrage nach Systemen zur mikrobiellen Detektion wird durch wachsende Besorgnis um die Lebensmittelsicherheit angetrieben. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) schätzt, dass jährlich fast 600 Millionen Menschen, also jeder zehnte Mensch weltweit, durch den Verzehr kontaminierter Lebensmittel erkranken, was zu 420.000 Todesfällen führt. Diese alarmierenden Zahlen verdeutlichen die Wichtigkeit effektiver Methoden zur Erkennung von Mikroben für unsere Gesundheit. Laut den Centers for Disease Control and Prevention (CDC) gibt es in den USA jährlich etwa 48 Millionen Fälle von lebensmittelbedingten Erkrankungen, die zu 128.000 Krankenhausaufenthalten und 3.000 Todesfällen führen. Dieses gravierende Problem für die öffentliche Gesundheit hat zu strengeren Regeln und Vorschriften zur Lebensmittelsicherheit geführt, die Hersteller und Verarbeiter verpflichten, fortschrittliche Methoden zur Erkennung dieser Mikroorganismen anzuwenden. Präventive Kontrollen mit Überwachung von Gefahren, die durch den Verzehr von Lebensmitteln übertragene Krankheiten verursachen, wurden durch den Food Safety Modernization Act (FSMA) von 2011 verpflichtend; dies wird auch zu einer breiteren Anwendung solcher Systeme beitragen, wie gesetzlich vorgeschrieben.

Der Markt für Lebensmittelsicherheitstests, einschließlich mikrobieller Nachweissysteme, wird voraussichtlich von 19,2 Milliarden US-Dollar im Jahr 2023 auf 29,6 Milliarden US-Dollar im Jahr 2025 ansteigen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 9 % entspricht. Dieses rasante Wachstum des Marktes für mikrobielle Nachweissysteme ist auf den stetig steigenden Bedarf an schnellen und zuverlässigen Methoden zur Identifizierung von Krankheitserregern wie Salmonellen, Listerien oder E. coli zurückzuführen. Es sei außerdem darauf hingewiesen, dass allein die CDC-Berichte jährlich 1,35 Millionen Infektionen verursachen, die allein in den USA zu 26.500 Krankenhauseinweisungen und 420 Todesfällen führen.

Darüber hinaus steigt das Bewusstsein der Verbraucher für die Sicherheit ihrer Lebensmittel. 85 Prozent der von IFIC Befragten machen sich große Sorgen um ihre Ernährung, und 61 Prozent wären bereit, mehr Geld auszugeben, um die Echtheit der Produkte nachweisen zu können. Da die Verbraucher zunehmend informiert sind und bereit sind, in sichere Lebensmittel zu investieren, wird die Nachfrage nach hochentwickelten Systemen zur Erkennung aller Arten von Mikroorganismen weiter steigen.

Herausforderung: Komplexität der Probenvorbereitung

Die Komplexität der Probenvorbereitung stellt nach wie vor eine erhebliche Herausforderung für den effektiven Einsatz mikrobieller Nachweissysteme dar. Herkömmliche Verfahren zum Nachweis von Mikroorganismen sind häufig mit aufwendigen und zeitintensiven Probenvorbereitungen verbunden, was die praktische Anwendbarkeit solcher Systeme beeinträchtigen kann. Laut einer in der Fachzeitschrift „Applied Microbiology“ veröffentlichten Studie kann die Probenvorbereitung bis zu 50 % der für den Nachweis von Keimen benötigten Zeit in Anspruch nehmen, typischerweise 4–6 Stunden.

In medizinischen Einrichtungen, in denen eine schnelle Identifizierung unerlässlich ist, führt ein unüberlegtes Befolgen dieser Anweisungen zu einer verzögerten Behandlung, die die Patientenversorgung beeinträchtigen oder den Behandlungserfolg schwerwiegend negativ beeinflussen kann. Die WHO berichtet, dass jährlich weltweit 30 Millionen Menschen an Sepsis – einer akuten, durch eine Infektion ausgelösten Erkrankung – erkranken und 6 Millionen Todesfälle verursachen. Eine schnelle Diagnose ist entscheidend für eine wirksame Therapie; jedoch kann eine aufwendige Probenverarbeitung die rechtzeitige Identifizierung der Infektionserreger verzögern.

Auch die Lebensmittelsicherheit kann umfangreiche Vorbereitungen erfordern: Laut dem Magazin „Food Protection“ benötigen traditionelle Methoden zur Identifizierung lebensmittelbedingter Krankheitserreger, wie die Kultivierung und das Ausplattieren, oft bis zu zwei Tage Inkubationszeit nach der Probenvorbereitung. Dies kann nicht nur die Bemühungen zur Eindämmung der Verbreitung behindern, sondern auch die öffentliche Gesundheit gefährden, wenn kontaminierte Produkte die Verbraucher erreichen, bevor die Auswertungsergebnisse vorliegen. Allein die CDC schätzt, dass jährlich 3.000 Todesfälle und 128.000 Krankenhausaufenthalte auf lebensmittelbedingte Krankheiten zurückzuführen sind, was die Notwendigkeit solcher Frühwarnsysteme unterstreicht. Darüber hinaus erhöhen der Bedarf an Spezialausrüstung und geschultem Personal für die Probenvorbereitung die Komplexität und die Kosten. Laut einer Umfrage der Association of Public Health Laboratories (APHL) gaben 62 % der Labore den Mangel an ausreichend geschultem Personal als wesentliches Hindernis für eine effiziente mikrobielle Detektion an.

Segmentanalyse

Nach Komponente

Basierend auf den Komponenten ist der Markt für mikrobielle Nachweissysteme in Hardware, Verbrauchsmaterialien und Software unterteilt. Die Daten zeigen, dass Hardware den Markt derzeit dominiert und 2023 einen Marktanteil von 50,32 % halten wird. Den größten Umsatz im Bereich der mikrobiellen Nachweissysteme generiert der Hardwaresektor, insbesondere Kameras und Lesegeräte. Dies ist auf verschiedene Faktoren zurückzuführen, die zu ihrer hohen Nachfrage und Marktführerschaft beitragen. Jüngste technologische Fortschritte und spezifische Anforderungen an den Nachweis von Mikroben haben dazu geführt, dass Hardwarekomponenten einen wesentlichen Bestandteil dieser Geräte ausmachen. So wurde beispielsweise festgestellt, dass Wärmebildsensoren auch als Kameras zur Erkennung von Mikroorganismen in Lebensmitteln eingesetzt werden können. Dies ergab eine Studie zur Identifizierung von Bacillus subtilis-Bakterien in Fleisch.

Diese Hardwaregeräte auf dem globalen Markt für mikrobielle Nachweissysteme erfüllen die realen Bedürfnisse von Orten mit unzureichender Beleuchtung. Sie bieten eine alternative Möglichkeit, zuverlässige Methoden zur Beurteilung mikrobieller Kontaminationen in solchen Umgebungen anzuwenden. Darüber hinaus wurden Smartphones zu Biosensoren modifiziert, die Mikroorganismen auf Fleischoberflächen sogar ohne Reagenzien oder Antikörper nachweisen können. Dies verdeutlicht die zunehmende Bedeutung von Kameras für die Beschleunigung nicht-invasiver Identifizierungsverfahren von Bakterien an verschiedenen Orten. Optische Sensortechnologien wie mikroskopische Verfahren werden zudem zur nicht-invasiven Charakterisierung von Biofilmen eingesetzt, wobei diese weiterhin als Teil mikrobieller Gemeinschaften betrachtet werden. Dies unterstreicht erneut, warum die verschiedenen Arten von Geräten, die für diese Untersuchungen benötigt werden, unerlässlich sind.

Die EZ-Fluo-Kamera bietet in Kombination mit der zugehörigen Software eine komfortable und kostengünstige Möglichkeit zur schnellen Quantifizierung und zum Nachweis von Mikroorganismen. Dies unterstreicht die Bedeutung der verwendeten physikalischen Komponenten. Ein Beispiel hierfür ist das mikrobielle Schnellnachweissystem MBS, dessen Bestandteile vollständig aus speziell für die Erkennung pathogener Bakterien entwickelten Metallelementen bestehen.

Durch Technologie

Technologisch gesehen ist das PCR-Segment führend auf dem Markt für mikrobielle Nachweissysteme mit einem Umsatzanteil von über 36,94 % und wird voraussichtlich auch weiterhin den Markt dominieren, indem es im Prognosezeitraum 2024–2032 mit der höchsten durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 15,12 % wächst.

Der Hauptgrund für die große Beliebtheit der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) auf dem Markt für mikrobielle Nachweissysteme liegt in ihrer hohen Nachfrage aufgrund ihrer unübertroffenen Sensitivität, Spezifität und Geschwindigkeit. Sie kann selbst geringste Mengen mikrobieller DNA nachweisen, die schwer zu kultivieren sind oder nur in geringen Mengen vorliegen, indem sie die Anzahl der DNA-Moleküle durch milliardenfache Replikation innerhalb weniger Stunden erhöht. Daher ist diese Technik sensitiver als alle anderen verfügbaren Methoden. Diese Eigenschaft ist besonders wertvoll für klinische Anwendungen, da eine frühzeitige Identifizierung Leben retten kann. Beispielsweise kann die Echtzeit-qPCR 1–10 Kopien pro Reaktion nachweisen und ermöglicht so die gleichzeitige Erkennung und Quantifizierung verschiedener Pathogene für eine umfassende Diagnose.

Ein weiterer Grund für die große Beliebtheit der PCR ist ihre Zielgenauigkeit. Die PCR ermöglicht die präzise Analyse von Stellen im Genom und liefert so klare Informationen über die beteiligten Arten und Stämme der untersuchten Mikroorganismen. Bei mehreren Erregern ist diese hohe Genauigkeit unerlässlich, um auf Basis der identifizierten spezifischen Krankheitserreger geeignete Behandlungsentscheidungen treffen zu können. Die Technik ist im Bereich der mikrobiellen Nachweissysteme hochspezifisch, da sie sogar Einzelnukleotid-Polymorphismen erkennen kann. Darüber hinaus senkt die Zeitersparnis vieler PCR-basierter Methoden die Arbeitskosten erheblich, insbesondere in der klinischen Diagnostik, wo schnelles Handeln gefragt ist. Fehler sind für kein Gentestlabor weltweit akzeptabel; die bisher erzielte Erfolgsquote von über 90 % beweist zweifelsfrei, dass die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) unübertroffen ist.

Die PCR ist äußerst flexibel und findet Anwendung in Bereichen wie der klinischen Diagnostik, der Umweltüberwachung und der Lebensmittelsicherheit. In der Umweltanalytik ist der Einsatz der PCR in den letzten zehn Jahren jährlich um 25 % gestiegen, um mikrobielle Verunreinigungen in Wasser und Boden zu identifizieren. In der Lebensmittelindustrie ermöglicht sie die Erkennung potenziell krankheitserregender Pathogene innerhalb von 24 Stunden – im Gegensatz zu den drei bis fünf Tagen, die herkömmliche Methoden benötigen – und gewährleistet so die Lebensmittelsicherheit. Der globale Markt für diese Technologie wird aufgrund ihrer vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten in Diagnostik und Forschung bis 2025 voraussichtlich ein Volumen von 12,6 Milliarden US-Dollar erreichen. Zu den wichtigsten Anwendungsgebieten zählen Infektionskrankheiten, die allein im Bereich der molekularen Diagnostik einen Marktanteil von rund 60 % ausmachen, dicht gefolgt von der personalisierten Medizin.

Auf Antrag

Basierend auf der Anwendung wird der globale Markt für mikrobielle Nachweissysteme vom Diagnostiksegment angeführt. Im Jahr 2023 hielt dieses Segment einen Marktanteil von über 41,31 % und wird voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 15,02 % weiter wachsen.

Die Nachfrage nach Systemen zum Nachweis von Mikroorganismen in der Diagnostik ist in den letzten Jahren stark gestiegen. Gründe hierfür sind unter anderem der weltweite Anstieg von Infektionskrankheiten, technologische Fortschritte und der Bedarf an schnellen und präzisen Ergebnissen. Ein wesentlicher Grund für die hohe Nachfrage ist die steigende Zahl von Infektionen. Schätzungen der Weltgesundheitsorganisation (WHO) zufolge nimmt die globale Belastung durch Infektionskrankheiten Jahr für Jahr stetig zu. Allein im Jahr 2022 forderte Tuberkulose über 1,4 Millionen Todesopfer. Die COVID-19-Pandemie hat den Bedarf an effektiven Diagnoseverfahren zusätzlich verdeutlicht, da bis Ende 2024 weltweit über 650 Millionen bestätigte Fälle erwartet wurden.

Dieses Wachstum ist auch auf technologische Fortschritte zurückzuführen, insbesondere auf die Entwicklung der Next-Generation-Sequenzierung (NGS) und der Polymerase-Kettenreaktion (PCR), die die mikrobielle Detektion revolutioniert haben. Ein weiterer wichtiger Faktor für diese steigende Nachfrage ist das zunehmende Bewusstsein für Antibiotikaresistenzen (AMR). Die Centers for Disease Control and Prevention (CDC) verzeichnen allein in den USA jährlich über 35.000 Todesfälle, die auf AMR zurückzuführen sind. Weltweit könnten diese Zahlen bis 2050 auf 10 Millionen Todesfälle pro Kalenderjahr ansteigen, wenn keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden.

Von Endbenutzern

Krankenhäuser sind mit einem Marktanteil von 26,22 % die Hauptabnehmer globaler Systeme zur mikrobiellen Detektion. Weltweit zählen sie aufgrund ihrer besonderen Umgebung und der Notwendigkeit steriler Bedingungen zu den größten Käufern dieser Systeme. Die Krankenhausumgebung umfasst zahlreiche Elemente wie Raumluft, Oberflächen, medizinische Geräte und Abfälle – allesamt potenzielle Lebensräume für Mikroorganismen. Daher sind Systeme zur Erkennung von Mikroorganismen unerlässlich, um deren Kontrolle und Management zu gewährleisten und Infektionen zu minimieren. Ein Grund für die hohen Investitionen von Krankenhäusern in diese Geräte sind die hohen Risiken nosokomialer Infektionen (HAI). Studien zufolge werden Bakterien in 18,5 % der Fälle zwischen Patienten übertragen, was die Anfälligkeit für HAI deutlich erhöht. Darüber hinaus spielen Umweltkeime eine Rolle bei Ausbrüchen wie beispielsweise Infektionen mit Vancomycin-resistenten Enterokokken (VRE). Aus diesem Grund ist ein zuverlässiges mikrobielles Monitoring erforderlich, das jegliche Veränderungen, die auf eine Infektion hindeuten, erkennt.

Eine weitere Herausforderung für Krankenhäuser besteht in der Verbesserung der Patientensicherheit in Verbindung mit dem Bedürfnis nach besseren Behandlungsergebnissen. Bioaerosole oder andere Partikel mit biologischen Materialien in der Raumluft von Krankenhäusern können schwerwiegende gesundheitliche Folgen haben. Moderne mikrobielle Identifizierungsverfahren wie die Echtzeit-PCR in Kombination mit Massenspektrometrie ermöglichen eine schnelle Erregeridentifizierung und somit ein umgehendes Eingreifen durch Behandlung, falls erforderlich. Herkömmliche Methoden hingegen benötigen bis zu 72 Stunden, um Ergebnisse zu liefern.

Neben der Einhaltung strenger gesetzlicher Vorgaben zur Verhinderung der Ausbreitung von durch Krankheitserreger verursachten Krankheiten sind Gesundheitseinrichtungen im Markt für mikrobielle Nachweissysteme auch verpflichtet, verschiedene regulatorische Anforderungen im Zusammenhang mit Infektionspräventionsmaßnahmen zu erfüllen. Krankenhäuser müssen daher eine kontinuierliche Überwachung und Erkennung potenziell schädlicher Kontaminanten gewährleisten.

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Regionale Analyse

Nordamerika ist der größte Markt für mikrobielle Nachweissysteme und erwirtschaftet über 49,68 % des Umsatzes. Diese Dominanz basiert auf einer hochentwickelten Gesundheitsinfrastruktur und hohen Investitionen in Forschung und Entwicklung in der Region. Allein im Jahr 2023 investierten die USA rund 4,7 Billionen US-Dollar in das Gesundheitswesen und etwa 233 Milliarden US-Dollar in die pharmazeutische Forschung und Entwicklung. Gleichzeitig führten strenge Vorschriften von Behörden wie der FDA und der EPA dazu, dass die US-amerikanische Lebensmittelindustrie jährlich über 2 Milliarden US-Dollar allein für mikrobiologische Tests ausgibt. Marktführer in dieser Region entwickeln kontinuierlich bahnbrechende, hochentwickelte Nachweissysteme, die das Wachstum weiter vorantreiben.

Europa ist die zweitgrößte Region auf dem globalen Markt für mikrobielle Nachweissysteme. Ein leistungsstarkes Gesundheitssystem und robuste regulatorische Rahmenbedingungen tragen maßgeblich dazu bei. Länder wie Deutschland, Frankreich und Großbritannien beispielsweise investieren jährlich rund 12 Milliarden US-Dollar in gesundheitsbezogene Forschung und Entwicklung. Die Bedeutung von Forschung und Entwicklung in diesem Bereich, unterstützt durch erhebliche öffentliche und private Finanzmittel, kann nicht genug betont werden. Angesichts der zunehmenden Häufigkeit von Infektionskrankheiten und des wachsenden Bewusstseins für Antibiotikaresistenzen ist die Entwicklung effektiver Methoden zum Nachweis von Mikroorganismen unerlässlich. Allein in Europa könnte diese Branche im Zeitraum von 2023 bis 2032 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 13,68 % wachsen.

Der Markt für mikrobielle Nachweissysteme im asiatisch-pazifischen Raum wird voraussichtlich zwischen 2023 und 2032 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 13,38 % am stärksten wachsen. Das Bevölkerungswachstum in Ländern wie China, Japan und Indien, verbunden mit der zunehmenden Urbanisierung, hat den Bedarf an sichereren Lebensmitteln und sauberem Trinkwasser erhöht. Darüber hinaus werden biotechnologische Forschung und verstärkte Investitionen in die Gesundheitsinfrastruktur das Wachstum weiter ankurbeln. Allein China investierte rund 1,4 Billionen US-Dollar in das Gesundheitswesen, während die indische Pharmaindustrie bis 2024 mit einem Umsatz von 65 Milliarden US-Dollar rechnet. Die steigende Zahl von Infektionskrankheiten und lebensmittelbedingten Erkrankungen unterstreicht die Bedeutung zuverlässiger mikrobieller Nachweissysteme im asiatisch-pazifischen Raum zusätzlich.

Führende Akteure auf dem globalen Markt für mikrobielle Nachweissysteme 

• Becton Dickinson
• Biomerieux
• Biolog Inc. (MIDI, Inc.)
• Bruker Corp.
• Charles River Laboratories International Inc.
• Danaher Corp.
• Lonza
• MediRay
• Merck KGaA (Sigma Aldrich)
• Mikroidentifikationstechnologien
• QIAGEN
• Shimadzu Corp.
• Thermo Fisher Scientific
• Trivitron Healthcare
• Andere prominente Spieler

Überblick über die Marktsegmentierung:

Nach Komponente

• Hardware
  • Kamera
  • Leser
  • Andere
• Verbrauchsmaterial
  • Reagenzien-Kits
  • Petrischale
  • Andere
• Software

Durch Technologie

• PCR
• Immunoassays
• Massenspektrometrie
• Durchflusszytometrie
• Biosensoren
• Andere

Auf Antrag

• Diagnostik
• Lebensmittelsicherheit
• Instrumentelle Schnittstellen
• Qualitätskontrolle
• Umweltüberwachung
• Andere

Vom Endbenutzer

• Krankenhäuser
• Kliniken
• Essen und Trinken
• Arzneimittel
• Kosmetika
• Umweltfreundlich
• Andere

Nach Vertriebskanal

• Online
• Offline
  • Direkt
  • Händler

Nach Region

• Nordamerika
  • Die USA
  • Kanada
  • Mexiko
• Europa
  • Westeuropa
    • Großbritannien
    • Deutschland
    • Frankreich
    • Italien
    • Spanien
    • Restliches Westeuropa
  • Osteuropa
    • Polen
    • Russland
    • Restliches Osteuropa
• Asien-Pazifik
  • China
  • Indien
  • Japan
  • Australien und Neuseeland
  • Südkorea
  • ASEAN
  • Rest des asiatisch-pazifischen Raums
• Naher Osten und Afrika (MEA)
  • Saudi-Arabien
  • Südafrika
  • Vereinigte Arabische Emirate
  • Rest von MEA
• Südamerika
  • Argentinien
  • Brasilien
  • Rest von Südamerika