Chip spürt Mikroorganismen in Raumluft auf
Mikroorganismen sind überall - auch dort, wo Lebensmittel produziert oder verarbeitet werden. Nicht alle Mikroorganismen sind jedoch erwünscht. Forscher können die Raumluft nun direkt in Produktionshallen oder Lagern auf schädliche Mikroorganismen untersuchen.
Testpartikel, die wie ein Schlüssel zum Schloss zu einem Antikörper passen, leuchten durch eine Fluoreszenzmarkierung des Antikörpers rot.
© Fraunhofer IPM
Mikroorganismen sind überall. Manche können allerdings stören: Bei der Produktion und Verarbeitung von Lebensmitteln beispielsweise. Die Lebensmittel können verderben oder ihr Geschmack kann sich verändern, etwa nach einer Fehlgärung in der Käseproduktion. Die Raumluft auf solche Mikroorganismen zu untersuchen, ist bislang aufwändig und zeitraubend: klassische mikrobiologische Verfahren stoßen an ihre Grenzen.
Forscher von sechs Fraunhofer-Instituten haben ein Testsystem entwickelt, das solche Untersuchungen vor Ort und in weniger als einer halben Stunde durchführen kann. "Wir nehmen einen Chip aus Kunststoff und streichen ein Gel darauf. In dieses Gel betten wir spezielle fluoreszenzmarkierte Antikörper ein. Diese erkennen ganz bestimmte Mikroorganismen, die unter einem Fluoreszenzmikroskop sichtbar werden", erklärt Gerd Sulz, Projektleiter am Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM in Freiburg. Soll die Raumluft überprüft werden, saugt das Gerät die Luft an - dabei reichern sich jegliche Art von Mikroorganismen und Partikeln auf dem Gelmaterial an, unter anderem auch Staub. Es werden nur Teilchen abgeschieden, die zwischen einem und zehn Mikrometern groß sind. Die Antikörper in dem Gel binden an bestimmte Mikroorganismen, die zu ihnen passen wie ein Schlüssel ins Schloss. An Staubkörnchen oder andere Keime binden sie nicht. Die Aufgabe der Freiburger Wissenschaftler ist, die erkannten Mikroorganismen optisch zu detektieren. Ein Waschgang entfernt zunächst all die Antikörper, die nicht an Mikroorganismen gebunden haben: Die Forscher legen dazu eine elektrische Spannung an - da die Antikörper so klein sind, wandern sie im elektrischen Feld durch das Gel, während die Antikörper, die einen Mikroorganismus "gefangen" haben, darin stecken bleiben. Ein Blick auf den Chip verrät, ob und wie viele Antikörper gebunden haben: Durch eine Fluoreszenzmarkierung leuchten die verbliebenen Antikörper. Die Ergebnisse geben Auskunft über Art und Anzahl der schädlichen Mikroorganismen in der Luft.
Ein Prototyp des Testsystems existiert bereits. Mittlerweile haben die Forscher Messdurchläufe mit relevanten Testpartikeln erfolgreich absolviert; jetzt arbeiten sie an der Software für die vollständige Automatisierung.
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