Biosensor für Arsennachweis im Wasser

Papierstreifentest für sicheres Trinkwasser in Bangladesch

Ein Forschungsteam der Eidgenössischen Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz (EAWAG) hat einen einfachen Papierstreifentest entwickelt, der durch Farbänderung die Konzentration von Arsen in Trinkwasserproben anzeigt. Für die neue Nachweismethode wurde bereits die Patentierung beantragt. Besonders relevant könnte der Test in Bangladesch sein, wo Millionen von Menschen arsenverseuchtes Grundwasser trinken.

Der Papierstreifentest funktioniert mit Bakterien, die bereits bei geringen Arsenkonzentrationen eine Farbreaktion auslösen. Der unter der Leitung von Jan Roelof van der Meer entwickelte Test misst zuverlässig im Bereich zwischen 2,5 bis 75 Mikrogramm pro Liter und funktioniert im Speziellen mit genmanipulierten Escherichia Coli Bakterien als Biosensoren. Auf dem Teststreifen sind die Bakterien mit einem immobilisierenden Nährsubstrat aufgetragen. Zur Messung wird der Teststreifen eine Stunde lang in einen Becher der zu untersuchenden Trinkwasserprobe gelegt. Ist anorganisches Arsen in der Probe enthalten, produzieren die Bakterien entsprechende Mengen des Enzyms beta-Galaktosidase. Unter Zugabe der Indikatorsubstanz X-Gal entsteht eine Blaufärbung. Die Intensität der Blaufärbung korreliert mit der Arsenkonzentration der Probe.

Laut Entwicklern kann der Papierstreifentest von der Bevölkerung selbst eingesetzt werden und ist verhältnismässig günstig. Die Herstellungskosten für einen Teststreifen bei Massenproduktion werden mit rund 50 Rappen (34 Cent) pro Stück beziffert. Nach einmaligem Gebrauch werden die Teststreifen entsorgt. Das verwendete E.-coli-Bakterium ist nicht pathogen und kann durch Zugabe eines Tropfens Zitronensaft wirksam abgetötet werden.

Bevor der Test im grossen Stil zum Einsatz kommen kann, müssen aber noch einige Hürden überwunden werden. Die Zuverlässigkeit der Analysemethode unter den klimatischen Bedingungen Bangladeschs muss abgesichert werden. Hierzu läuft eine Studie in Zusammenarbeit mit Analyselabors in Vietnam, wo das Grundwasser teilweise ebenfalls stark mit Arsen kontaminiert ist. Vor Ort werden Wasserproben entnommen und die Messgenauigkeit des Papierstreifentests im Feld wird mit akkuraten Laboranalysen verglichen. Die Erfahrungen können dann auf die Anwendung in Bangladesch übertragen werden. Erschwerend kommt hinzu, dass aufgrund der derzeitigen Gesetzgebung bezüglich Freisetzung von genetisch veränderten Organismen (GMO) eine Verwendung des Testes im Feld nicht möglich ist. Erlaubt ist nur der Einsatz in geschlossenen Räumen. Abklärungen für die Verwendung des Testes vor Ort sind bereits im Gang.