Mit Kunststoffen Bakterien angeln

Wer im warmen Urlaubsland eine Lebensmittelvergiftung durchlitten hat, konnte am eigenen Leib erfahren, wie wichtig Hygienevorkehrungen und mikrobielle Lebensmitteltests sind. Viele Bakterienarten wie Salmonellen vermehren sich in der Wärme auf Fleisch oder in Milchprodukten derart rasant, dass eine relativ langwierige Laboruntersuchung kaum Auskunft über die akute Gefahr gibt. Daher bieten verschiedene Hersteller Test-Kits für die Hosentasche an. Doch wie erkennen solche Tests, welche der vielen Mikroben pathogen sind? Eine hohe Spezifität liefern Antigen-Antikörper-Reaktionen, wie sie auch bei der Immunabwehr im lebenden Organismus ablaufen. Für ein Test-Kit wird der Antikörper chemisch an ein Trägersubstrat fixiert und mit der Probelösung versetzt. Wie ein Schlüssel nur in das zugehörige Schloss passt, so bleiben Antigene wie Bakterien, Viren oder toxische Proteine nur an ihrem zugehörigen Antikörper haften. Nach dem Spülen wird ein Färbereagenz zugesetzt. Die Tiefe des Farbtons kann mit kleinen, tragbaren Fotometern gemessen werden und ist proportional zur Keimdichte.

Die technologische Crux besteht vor allem darin, Antikörper oder andere große Biomoleküle so schonend am Träger zu verankern, dass möglichst viele von ihnen ihre biologische Aktivität beibehalten, wie Dr. Andreas Holländer vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP erläutert: »Wir behandeln Trägerkörper aus Polyethylen, -propylen oder gar Teflon chemisch derart, dass sich reaktive Molekülgruppen an ihrer Oberfläche bilden. Daran koppeln wir die Erkennungsschlüssel richtig orientiert und besonders fest.«

Gegenüber älteren Testverfahren ergeben sich daraus zwei wesentliche Vorteile: »Die richtige räumliche Orientierung der Antikörper auf dem Substrat sorgt für eine erhöhte Empfindlichkeit des Tests«, weiß Dr. Michael Keusgen, der an der Universität Bonn die biologische Seite des Projekts betreut. »Denn Moleküle, die – bildlich gesprochen – ihre Köpfe in das Substrat stecken, tragen zum Test nicht bei.« Die Festigkeit der Bindung verhindert, dass die Antikörper oder ihr Koppelprodukt von großen Volumina der Probelösungen fortgespült werden. Bisher mussten Anreicherungskulturen angesetzt werden, um höhere Bakterienkonzentrationen zu erbrüten. Auf diesen zeitraubenden Schritt kann nun meist verzichtet werden. Komplette Test-Kits für verschiedene Anwendungen vermarktet inzwischen das Unternehmen Biognosis GmbH in Jülich.