Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hochsensible Spürnase für Halogenide

26.02.2002


Wissenschaftler des Fraunhofer IGB haben einen hochempfindlichen Halogenidsensor entwickelt. Er weist selbst geringste Konzentrationen von Chlorid in kleinen Probenmengen nach. Der Sensor ist Kernstück eines Messverfahrens, das Ingenieure des Fraunhofer IPA parallelisiert und für den industriellen Einsatz automatisiert haben.


Automatisiertes Screening mit dem Halogenidsensor



Die etablierten Verfahren zur Messung von Halogenidkonzentrationen benötigen entweder relativ viel Testflüssigkeit oder sie weisen kleinste Mengen nicht mehr nach: Festkörperelektroden zeigen Fluorid, Chlorid, Bromid oder Jodid bis zu einer Konzentration von 50 µM an, benötigen hierzu allerdings Probenvolumina von mehreren Millilitern. Fluoreszenzfarbverfahren benötigen zwar nur sehr kleine Volumina um die 10 µl, die Nachweisgrenze liegt dafür bei ca. 500 µM. Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB haben einen Chlorid-Sensor entwickelt und in Zusammenarbeit mit der Waibstadter Firma Haaf Mess-Regeltechnik verbessert, der Konzentrationen bis hinunter zu 10 µM misst und dabei mit Probenvolumina in der Größenordnung von 20 µl auskommt. Mit diesem Sensor als Kernstück entstand am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA ein automatisiertes Messverfahren, das mit Hilfe eines Mehrfach-Messkopfs innerhalb weniger Minuten eine 96er-Mikrotiterplatte scannen kann.

... mehr zu:
»IPA »Mikrotiterplatte »Probe »Sensor


Der Halogenidsensor ist Teil eines Fließinjektionssystems, d. h. die Proben laufen in einer speziell geformten Durchflusszelle an der Oberfläche der ionensensitiven Elektrode vorbei. Die während der Kontaktzeit auftretende Potentialdifferenz zur Bezugselektrode ist direkt proportional zum Anteil der Chloridionen. »So sind selbst Konzentrationen zwischen 10 und 100 µM noch nachweisbar und das mit einer Probenmenge von lediglich 20 µl«, erklärt Dr. Christiane Buta vom Fraunhofer IGB. Sie arbeitet derzeit mit Elektroden zur Bestimmung von Chloridionen. »Es spricht vieles dafür, dass sich mit unserem Verfahren auch hochempfindliche Sensoren für andere Halogenide entwickeln lassen«, erklärt die Biologin. In der Umwelt auftretende Chlorid-Vorkommen sind zwar mit den bestehenden Verfahren problemlos nachzuweisen. Trotzdem sieht sie Bedarf für einen hochempfindlichen Sensor, sobald es um Sonderfälle geht, wie bei Herstellung und Überwachung von Reinstwässern für den Kraftwerksbetrieb oder im Zusammenhang mit biologischen, ökologischen und medizinischen Fragestellungen, bei denen Chlorid-Schwankungen vor einem bestimmten Hintergrund eine Rolle spielen.

»Man könnte beispielsweise die Stoffwechselaktivität von Mikroorganismen verfolgen, die halogenidhaltige Schadstoffe abbauen«, sagt Buta. Solche Untersuchungen können zu neuen Verfahren führen, um verunreinigte Böden zu sanieren oder spezielle Industrieabwässer zu reinigen. Ebenfalls für die chemische und pharmazeutische Industrie interessant sind halogenierende bzw. dehalogenierende Enzyme. Dies sind Biokatalysatoren, die sehr spezifisch z. B Chlor in eine chemische Verbindung einfügen oder daraus abspalten. Eine am IGB entwickelte Anwendung ist das Bilanzieren von Chlorid-Umsätzen zum Screening nach neuen halogenierenden oder dehalogenierenden Enzymen. Dazu wird aus Bodenproben die Erbsubstanz der darin befindlichen Mikroorganismen aufgereinigt und in einen Labor-Bakterienstamm (E. coli) verpackt, der die auf diese DNA kodierte Enzyme herstellen kann. Die individuellen Klone dieser Genbank werden in 96er Mikrotiterplatten vereinzelt, so dass mit Hilfe der Halogenidsonde in jedem Probengefäß einzeln gemessen werden kann, ob beispielsweise eine zugesetzte chlorierte Verbindung dechloriert werden kann.

Die Wissenschaftler am IGB testeten anfangs jede Probe einzeln. Um für die industrielle Anwendung einen größeren Probendurchsatz zu gewährleisten, haben Ingenieure des Fraunhofer IPA den Messvorgang parallelisiert und automatisiert. Im Gerät finden 16 handelsübliche 96er Mikrotiterplatten Platz. Ein Pipettier-Roboter entnimmt vier Proben gleichzeitig und injiziert sie in spezielle Messschleifen. Jede Probe fließt dann durch die Messzellen am Chlorid-Sensor vorbei. Eine vom IPA entwickelte Software steuert den gesamten Prozess und wertet die Messergebnisse der Sensoren aus, während das System bereits die nächste Probe aufnimmt. »Mit dieser Anlage gelingt es, pro Minute mehr als zehn Proben auszuwerten«, sagt Stefan Wößner vom Fraunhofer IPA. »D. h. für eine 96er Mikrotiterplatte benötigt sie nur neun Minuten, was um mehrere Größenordnungen schneller ist, als die manuelle Messung und Auswertung«, ergänzt er. Mit sehr einfachen Mitteln könnte auch eine weitere Parallelisierung des Systems realisiert werden, um einen noch höheren Probendurchsatz zu gewährleisten; der Übergang von 96er auf 384er Mikrotiterplatten würde dazu beitragen, das Zeitintervall zwischen zwei Rüstschritten zu vergrößern und somit den Automatisierungsgrad weiter zu erhöhen.

Ihr Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Dipl.-Phys. Stefan Wößner
Telefon: 0711/970-1234
Telefax: 0711/970-1005
E-Mail: sfw@ipa.fhg.de

Fraunhofer-Institut für Grenzflächen und Bioverfahrenstechnik IGB
Henrike Henschen
Telefon: 0711/970-4031
Telefax: 0711/970-4200
E-Mail: henschen@ipa.fhg.de

| Fraunhofer IGB

Weitere Berichte zu: IPA Mikrotiterplatte Probe Sensor

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke
15.12.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

nachricht Smarte Rollstühle, vorausschauende Prothesen
15.12.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Im Focus: Scientists decipher key principle behind reaction of metalloenzymes

So-called pre-distorted states accelerate photochemical reactions too

What enables electrons to be transferred swiftly, for example during photosynthesis? An interdisciplinary team of researchers has worked out the details of how...

Im Focus: Erstmalige präzise Messung der effektiven Ladung eines einzelnen Moleküls

Zum ersten Mal ist es Forschenden gelungen, die effektive elektrische Ladung eines einzelnen Moleküls in Lösung präzise zu messen. Dieser fundamentale Fortschritt einer vom SNF unterstützten Professorin könnte den Weg für die Entwicklung neuartiger medizinischer Diagnosegeräte ebnen.

Die elektrische Ladung ist eine der Kerneigenschaften, mit denen Moleküle miteinander in Wechselwirkung treten. Das Leben selber wäre ohne diese Eigenschaft...

Im Focus: The first precise measurement of a single molecule's effective charge

For the first time, scientists have precisely measured the effective electrical charge of a single molecule in solution. This fundamental insight of an SNSF Professor could also pave the way for future medical diagnostics.

Electrical charge is one of the key properties that allows molecules to interact. Life itself depends on this phenomenon: many biological processes involve...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - März 2018

17.01.2018 | Veranstaltungen

2. Hannoverscher Datenschutztag: Neuer Datenschutz im Mai – Viele Unternehmen nicht vorbereitet!

16.01.2018 | Veranstaltungen

Fachtagung analytica conference 2018

15.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Projekt "HorseVetMed": Forscher entwickeln innovatives Sensorsystem zur Tierdiagnostik

17.01.2018 | Agrar- Forstwissenschaften

Seltsames Verhalten eines Sterns offenbart Schwarzes Loch, das sich in riesigem Sternhaufen verbirgt

17.01.2018 | Physik Astronomie

Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

17.01.2018 | Physik Astronomie