Please activate JavaScript!
Please install Adobe Flash Player, click here for download

2013|14 Jahresbericht Fraunhofer IGB

117 Dr. Iris Trick Telefon +49 711 970-4217 iris.trick@igb.fraunhofer.de Dr. Anke Burger-Kentischer Telefon +49 711 970-4023 anke.burger-kentischer@ igb.fraun­hofer.de Kontakt Förderung Wir danken der Fraunhofer-Gesellschaft für die Förderung des Projekts »TOXIKOMB« im Rahmen des Programms Mittelstands­ orientierte Eigenforschung (MEF). Projektpartner Den Kollegen des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Festkör- perphysik IAF, Freiburg, danken wir für die gute Zusammenarbeit. Ziel war es zunächst zu überprüfen, welche Elektroden geeig- net sind, Impedanzmessungen an immobilisierten mikrobiellen und mammalischen Zellen durchzuführen. Abb. 1 zeigt den Aufwuchs von Caulobacter crescentus auf Diamantelektroden, die am Fraunhofer IAF entwickelt wurden. Abb. 2 verdeutlicht die Änderung der Impedanz als Reaktion der Zellen auf Nickel­ acetat, das als eine der Testsubstanzen verwendet wurde. Ergänzende IR-Messtechnik und Integration in Messzelle Ergänzt wird das Verfahren durch Messungen mit Infrarot- spektroskopie (IR), die einerseits die Detektion von chemi- schen Stoffen ermöglichen und andererseits deren chemische Wirkung auf Proteine, Aminosäuren und Nukleinsäuren auf- zeigen. Als Infrarotquelle wird dabei ein am IAF entwickelter Quantenkaskadenlaser (QCL) eingesetzt. Messungen mittels Infrarotspektroskopie belegen exemplarisch, dass sich Zell- komponenten, wie beispielsweise die Proteinstruktur mamma- lischer wie bakterieller Zellsysteme, substanzspezifisch ändern (Abb. 3 und 4). Beide Messverfahren sollen schließlich in eine für das Inline-Monitoring geeignete Messzelle integriert wer- den. Ausblick Relevanz hat diese Thematik in erster Linie für Trinkwasserver- sorger, aber auch für größere Wohnkomplexe oder industrielle Betriebe, die ihre Anlagen kontinuierlich überwachen wollen. Verbrauchern wird damit eine höhere Sicherheit geboten. 1 Mikrobieller Aufwuchs auf einer Diamantelektrode. 2 Elektrochemische Messungen an Leitungswasser mit Caulobacter crescentus als Biosensor auf Diamant. Bei Zugabe von Nickelacetat erfolgt ein deutlicher Anstieg des Messsignals (unten). Oben: Kontrolle, ohne Impedanzänderung. 3 Acrylamid reagiert mit Nukleinsäuren und Proteinen humaner Zellen, erkennbar an einer Veränderung der Infrarotbanden. 4 Reaktion von Escherichia coli auf Acrylamid, Reaktion mit Aminosäuren nachweisbar. 3 4 ATR-Einheiten Wellenzahl cm–1 0,06 0,04 0,02 0,00 –0,02 –0,04 1800 1600 1400 1200 1000 800 Humane Zellen: Kontrolle Humane Zellen: Acrylamid α-Helix und β-Faltblatt Nukleinsäuren ѵsPO2 – ѵasPO2 – AmidII AmidI ATR-Einheiten Wellenzahl cm–1 0,06 0,04 0,02 0,00 –0,02 –0,04 1800 1600 1400 1200 1000 E. coli: Kontrolle E. coli: Acrylamid α-Helix und β-Faltblatt CH2 (Seitenketten der Aminosäuren) AmidII AmidI

Übersicht