Mobiles Labor mit Bio-Chip prüft Wasserqualität

Wasserwerke überwachen den Schadstoffgehalt im Trinkwasser, indem sie regelmäßig Proben mit hochpräzisen Tests im Labor messen. Es gibt kleinere Geräte für diese Tests, allerdings arbeiten sie häufig mit optischen Methoden. Das tragbare System von Siemens nutzt elektrochemische Reaktionen, um vor Ort schnell zu einer Einschätzung zu gelangen. Der Vorteil: Diese Systeme können klein, robust und kostengünstig gebaut werden.

Herzstück der Lösung ist ein Biochip, auf dem sich Antikörper befinden. Reagieren diese mit den passenden Schadstoffen in der Probe, wird in einem zweiten Schritt eine elektrochemische Reaktion ausgelöst, die als winziger elektrischer Strom auf dem Chip gemessen wird. Der Chip von Siemens beruht auf einer Entwicklung mit Infineon und dem Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie, die bereits mit dem Deutschen Zukunftspreis ausgezeichnet wurde. Für das mobile Labor entwickelten die Forscher zusätzlich ein robustes Verfahren, um die Probe vollautomatisch zu verarbeiten, also die Reagenzien in der richtigen Reihenfolge und Dosierung auf den Chip zu bringen, wo sie miteinander reagieren.

Derzeit kann der Demonstrator zum Beispiel das Pestizid Atrazin in Konzentrationen von wenigen Millionstel Gramm pro Liter nachweisen, was bereits sehr nahe am gesetzlichen Grenzwert liegt. Für Bakterien reicht die Empfindlichkeit des Systems noch nicht für die Kontrolle von Trinkwasser aus, wo die Vorschriften noch strenger sind: In hundert Millilitern Wasser darf kein einziges Kolibakterium enthalten sein. Filtriertechniken sollen in Zukunft die Keime aus der Probe extrahieren, um sie in einer kleineren Wassermenge zu konzentrieren und dann nachzuweisen.

Das Schadstofflabor entwickelten die Forscher mit externen Partnern im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekts AquaSENS. (RN 2010.06.2)