Verbundverfahren zur Detektion von Mikroorganismen imTrinkwasser

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Michael Seidel
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 26641662

Laut Trinkwasserverordnung dürfen im Wasser keine Krankheitserreger sein, die eine Schädigung der menschlichen Gesundheit verursachen können. Die derzeit für Routineuntersuchungen angewandten mikrobiologischen Methoden sind zu zeitaufwendig, um alle infrage kommenden pathogenen Keime separat nachzuweisen. Als Indikatorkeime für eine Fäkalverunreinigung werden nur die Keimzahlen von Escherichia coli und den coliformen Keimen bestimmt. Die Microarray-Technologie kommt in der Bioanalytik bereits in den Forschungsfeldern zum Einsatz, wo es auf hohe Informationsdichte ankommt. Sie hätte das Potential, mit einem Microarray-Chip alle relevanten pathogenen Keime zu delektieren. In diesem Forschungsvorhaben soll gezeigt werden, dass aus dem Trinkwasser mit einem quasikontinuierlichen Verbundverfahren, bestehend aus Querstrom- Mikrofiltration (Anreicherung), immunmagnetischer Separation (Vorselektion) und einem parallelen Immunsensor-Array (PASA; zum definitiven Nachweis) pathogene Keime von Escherichia coli und von coliformen Keime bestimmbar sind. Die Querstrom-Mikrofiltration dient als schnelle Voranreicherungsmethode. Die Mikroorganismen werden in Suspension gehalten und können unbeschadet auf einer magnetischen Säule selektiert werden. Die immunmagnetische Separation geschieht über superparamagnetische Nanopartikel, an die Antikörper gekoppelt werden. Eingesetzt werden kommerziell erhältliche polyklonale Antikörper, die gegen Escherichia coli bzw. gegen die coliforme Keime Klebsiella sp., Salmonella sp. und Campylobacter sp. gerichtet sind. Eine säulenbasierte immunmagnetische Separation hat einen entscheidenden Vorteil für den quasikontinuierlichen Prozess. Es kann ein Immunoassay im Sandwich- Format durchgeführt werden, bei dem die Markierungs- und Reinigungsschritte auf der Säule geschehen. Das Nachweissystem wird nicht mit der Matrix und dem überschüssigen Reagenz belastet. Als Nachweissystem kommt eine Fließinjektionstechnik in Form des parallelen Immunsensor-Arrays (PASA) zum Einsatz. Die Unterscheidung einzelner pathogener und nichtpathogener Stämme soll über hochspezifische monoklonale Antikörper erfolgen, die im Microarray-Format immobilisiert werden. Die Signale, die eine Kontamination anzeigen, werden durch Chemilumineszenz generiert und über eine CCD-Kamera quantitativ registriert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr. Reinhard Nießner