Entwurf eines effizienten Wasseranalyse-Sensorensystems

Unter den strengen Bestimmungen der EU-Wasserrichtlinien wurden die Feststellungsgrenzen niedriger angesetzt als je zuvor. Diese Tatsache sowie die aktuellen Fortschritte in der Immunochemie und bei Biosensoren regten die Forscher des AWACSS-Projektes an, ein Immunosensorensystem mit geringen Abmessungen zur Wasserüberwachung zu entwerfen.

Das Hauptkonzept bestand darin, ein automatisiertes computergestütztes Wasseranalysatorensystem zu entwickeln, das Verschmutzungen feststellt und ein Feedback an eine Zentrale liefert. Das Endsystem wäre in der Lage, in Notfällen einen frühzeitigen Warnalarm auszulösen.

Das entwickelte System besteht aus einem Multikanal-Analysator, der integrierte Elektronik mit fortschrittlicher Optik und Fluidizidmodulen kombiniert. Das Elektronikmodul umfasst eine Reihe von Pumpen und Ventilen sowie Strom- und Laserzubehör, die in einem Metallgehäuse untergebracht sind, das eine ausreichende Abschirmung gegen andere störungsarme Signale bietet.

Das 32-Photodiodenarray befindet sich in einem separaten lichtundurchlässigen Metallfach, das weiteren Schutz vor Interferenzen bietet. Das Mikrofluidizidmodul des Instruments besteht aus einer aus Polymethylmethacrylat gepressten Fließkammer von rund 35µm Tiefe. Diese enthält ein Array mit Sensorzonen von jeweils 1,5mm Länge und 300µm Breite auf einem Total Internal Reflection Fluorescence (TIRF) Chip.

Die Maße des automatisierten Multikanal-Immunosensorinstruments auf TIRF-Basis sind sehr gering, um seinen unkomplizierten Transport und seine Nutzung in Wasserauffanggebieten wie Seen und Flüssen zu gewährleisten. Das System ist in der Lage, kontinuierlich Überwachungsinformationen zu den Verschmutzungsgraden von bis zu 32 verschiedenen chemischen Verbindungen zu liefern.

Neben der Flexibilität zeigten Tests, dass der Analysator eine gute Wiederholbarkeit der Messungen und eine gesteigerte Zuverlässigkeit der Ergebnisse aufweist. Man nimmt an, dass die Einheit in Kombination mit einer Computerschnittstelle und Autosampler-Modulen zu einem vollständig intgerierten Instrument wird. Eine Baubeschreibung und eine Bedienungsanleitung sind vorhanden.

Darüber hinaus wurden für dieses Projekt verschiedene Analyt-Derivate und Immunogene für die Zielsubstanzen vorbereitet. Diese kürzlich entwickelten Immuno-Reagensen weisen eine hohe Trennschärfe für zahlreiche organische Schadstoffe auf. Die neuartigen selektiven Immunochemikalien wurden über moderne Verfahren weiter getestet und die Ergebnisse wurden durch analytische Methoden wie ELISA-Kits erfolgreich bestätigt.