Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Live und in Farbe

29.10.2012
Fluoreszierende pH-empfindliche Nanopartikel zeigen Bakterienwachstum an

Verdorbene Lebensmittel sind eine erhebliche Gefahr für unsere Gesundheit. Entsprechend streng muss die Lebensmittelindustrie ihre Produkte auf Bakterien überwachen, der Einfluss von Produktions- und Lagerbedingungen auf das Wachstum von Keimen muss erforscht werden.


Neue Sensoren auf Basis von Nanotechnologie könnten zukünftig in Lebensmittelverpackungen integriert werden, um den Frischegrad von Lebensmitteln anzuzeigen.

(c) Wiley-VCH

Regensburger Forscher stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie jetzt eine neue Methode vor, mit der das Bakterienwachstum verfolgt werden kann: Die Fluoreszenz von Nanopartikeln, die in ein Agarose-Nährmedium eingebettet wurden, ändert sich deutlich, wenn sich der pH-Wert aufgrund des bakteriellen Stoffwechsels ändert. Dies kann mit einer einfachen Digital-Kamera live verfolgt werden.

Xu-dong Wang, Robert J. Meier und Otto S. Wolfbeis von der Universität Regensburg haben dazu ein recht einfaches, allgemein anwendbares Verfahren zur Herstellung von Nanosensoren entwickelt. Ein biokompatibles Polymer mit wasserfreundlichen (hydrophilen) und wasserabweisenden (hydrophoben) Domänen wird in Wasser gegeben; ist die Konzentration richtig gewählt, bilden sich stabile Mizellen mit einem relativ hydrophoben Kern, während die äußere Schicht eher hydrophil ist. Die Forscher betteten zwei verschiedene Fluoreszenzfarbstoffe in diese Mizellen.

Der erste ist ein wasserabweisender Fluoreszeinfarbstoff. Er leuchtet grün bei Anregung mit einer Leuchtdiode und reagiert empfindlich auf eine Änderung des pH-Wertes. Der zweite, ein Farbstoff mit pH-unabhängiger roter Fluoreszenz, dient als interne Referenz. Diese Nanosensoren wurden in für Bakterienkulturen übliche Nährstoff-haltige Agarose gemischt und diese in Petrischalen gegossen, wo sie zu einem Gel erstarrt.

Im Ausgangszustand ist der pH so gewählt, dass der grüne Farbstoff nicht fluoresziert, nur die rote Fluoreszenz der Referenz ist zu erkennen. Wird eine Probe aufgegeben, die Bakterien enthält, beginnen diese, sich zu vermehren. Ihr Stoffwechsel sorgt dafür, dass der pH-Wert des Mediums steigt. Mit zunehmendem pH-Wert beginnen die Nanopartikel immer stärker grün zu leuchten, während die rote Fluoreszenz weiter konstant bleibt. Die Strahlungen lassen sich einfach vom Rot- bzw. Grünkanal gängiger Digital-Kameras detektieren. Es wird aufgezeichnet, wie sich das Verhältnis der grünen zur roten Fluoreszenz mit der Zeit ändert. Dies spiegelt das Wachstum der Bakterien wider.

Die Nanopartikel sind nicht-toxisch und treten nicht aus dem Agarose-Gel aus, sodass sie nicht von den Bakterien aufgenommen werden. Daher stören sie, anders als manche anderen Sensoren, das bakterielle Wachstum nicht. Die Messungen sind unproblematisch: Da nur das Verhältnis der grünen Farbe zur roten Referenz beurteilt wird, spielen Schwankungen bei der Detektion keine Rolle. Durch Verwendung konventioneller Petrischalen statt kleinformatiger Mikrotiterplatten und bildgebender Verfahren statt pH-Elektroden ist auch eine räumliche Auflösung des Bakterienwachstums möglich.

Die neuen Sensoren könnten in Zukunft beispielsweise zusammen mit einem Barcode in Lebensmittelverpackungen integriert werden, um die Frische von Lebensmitteln anzuzeigen.

Angewandte Chemie: Presseinfo 41/2012

Autor: Otto S. Wolfbeis, University of Regensburg (Germany), http://www.wolfbeis.de

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201205715

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Up-Scaling: Katalysatorentwicklung im Industriemaßstab
22.11.2017 | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

nachricht Ozeanversauerung schädigt Miesmuscheln im Frühstadium
22.11.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

IfBB bei 12th European Bioplastics Conference mit dabei: neue Marktzahlen, neue Forschungsthemen

22.11.2017 | Veranstaltungen

Zahnimplantate: Forschungsergebnisse und ihre Konsequenzen – 31. Kongress der DGI

22.11.2017 | Veranstaltungen

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bakterien als Schrittmacher des Darms

22.11.2017 | Biowissenschaften Chemie

Ozeanversauerung schädigt Miesmuscheln im Frühstadium

22.11.2017 | Biowissenschaften Chemie

Die gefrorenen Küsten der Arktis: Ein Lebensraum schmilzt davon

22.11.2017 | Geowissenschaften