Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Wasser und Abwasser werden mit chemischen Analysen und Biotests auf Schadstoffe gepr\u00fcft. Das erfolgt in zertifizierten Laboratorien nach aufwendigen Standardmethoden. Als Alternative bietet die Industrie chemische Testkoffer an. Es fehlt jedoch ein einfacher Biotest f\u00fcr ein Schadstoffscreening. Daf\u00fcr soll ein Biosensor entwickelt werden, der die schadstoffsensible G\u00e4rungsaktivit\u00e4t von Hefezellen nutzt. Der Sensor soll einfach und laborunabh\u00e4ngig anwendbar sein und die Gegenwart von Schadstoffen in der Wasserprobe innerhalb von 24 Stunden anzeigen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden1.\tHefesensor: Der Hefesensor ist ein nach unten offener Hohlk\u00f6rper, dessen Innenwand mit immobilisierten Hefezellen beschichtet ist. Der Hohlk\u00f6rper besteht aus einem Glasring, dem Geltr\u00e4ger mit dem Zellgel und dem \u00dcberzugsgel. Durch den Glasring erfolgt ein rascher Stoffaustausch zur Probe, sein Gewicht h\u00e4lt den Sensor stets in der richtigen Position. Der Biosensor ist bei 4 \u00b0C mindestens sechs Monate lagerf\u00e4hig und einsetzbar.
\n2.\tAnwendungsprotokoll: Zum Test wird den Wasserproben Glukose zugesetzt und mit den Sensoren f\u00fcr 18 – 20 h bei 28 \u00b0C bebr\u00fctet, dann die G\u00e4rung durch 40 \u00b0C induziert. Die Sensoren f\u00fcllen sich mit Kohlendioxid und schwimmen auf. Schadstoffe verz\u00f6gern das Aufschwimmen. Die Verz\u00f6gerung wird im Stundenabstand in drei Bewertungsstufen bonitiert: neutral, hemmend und toxisch belastet.
\n3.\tPr\u00fcfung der Anwendbarkeit: Untersuchungen von Konzentrationsreihen einzelner Schadstoffe und Proben von kommunalen und gewerblichen Abw\u00e4ssern, Sickerw\u00e4ssern von Deponien und Altlastenpegeln. Die Ergebnisse werden am gleichen Probenmaterial mit den Ergebnissen biologischer und chemischer Referenzmethoden nach EN und DIN verglichen. Diese Verifizierung der Sensorergebnisse zeigt die Grenzen und M\u00f6glichkeiten seines Einsatzes auf.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Bewertungsstufen wurden an Messreihen mit 45 verschiedenen Schadstoffen und 180 Wasserproben unterschiedlicher Herkunft erprobt und mit den Ergebnissen der Referenzbiotests und chemischen Analysen verifiziert. Der Hefesensor zeichnete sich durch eine hohe Testsicherheit (= wenig falsch positive, keine falsch negative Bewertung) und eine hohe Testempfindlichkeit (Ausnahme: Stoffe mit geringer Warmbl\u00fctertoxizit\u00e4t) aus. Beide Eigenschaften pr\u00e4destinieren die Anwendung f\u00fcr ein Screening auf Schadstoffe, die Zielstellung des Projekts.
\n\u00dcber dieses Ziel hinausgehend erm\u00f6glicht die hohe N\u00e4hrstofftoleranz der Hefezellen (= keine Hemmwirkungen bei BSB5 (Biologischer Sauerstoffbedarf) <1000), Schadstoffe auch in Gegenwart von N\u00e4hrstofflasten anzuzeigen. Ebenso werden biotisch gebildete Schadstoffe (Schwefelwasserstoff, Nitrit) erfasst. Als St\u00f6reinfl\u00fcsse sind biotisch gebildete Schadstoffe im Hefesensor-Test einfach auszuschalten. Der Schadstoffnachweis trotz N\u00e4hrstofflasten ist ein Vorteil gegen\u00fcber Referenzbiotests, so dass die Aufnahme des Hefesensors in Testbatterien f\u00fcr anspruchsvollere \u00f6kotoxikologische Untersuchungen empfohlen wird. \nDer Hefesensor ist einfach, gefahrlos und (auch) ohne Laborausr\u00fcstungen einsetzbar und liefert in ~24 h Ergebnisse. Der Kostenaufwand f\u00fcr die (manuelle) Herstellung ist h\u00f6her als urspr\u00fcnglich konzipiert, erf\u00fcllt aber trotzdem die Voraussetzungen f\u00fcr eine Vermarktung als kosteng\u00fcnstiges Screeningsystem. Die Projektarbeiten endeten mit der Entwicklung eines Gebrauchsmusters. Der kalkulierte Kostenrahmen wurde eingehalten.\nDas Produkt Hefesensor bietet den Nutzern chemischer Analysenkoffer und Testkits f\u00fcr die Wasserkontrolle zus\u00e4tzlich einen eigenh\u00e4ndig durchf\u00fchrbaren Biotest auf Schadwirkungen. Testkits und Hefesensor sind Screeningmethoden, die nicht die juristisch sichere, aber kostenaufw\u00e4ndige Pr\u00fcfung in einem Fachlaboratorium nach normierten Standardmethoden ersetzen k\u00f6nnen. Die einfache Handhabung und der geringe Kostenaufwand f\u00f6rdern jedoch Selbstkontrollen und ehrenamtliche Probenahmen. Das f\u00fchrt insgesamt gesehen zu einer verbesserten Fl\u00e4chendeckung in der Gew\u00e4sser\u00fcberwachung und erg\u00e4nzt so die staatlichen Kontrollen, die sich aus Kostengr\u00fcnden auf den gesetzlich vorgegebenen Umfang beschr\u00e4nken.\n\n\n\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation\n\nDie Ergebnisse sollen in einer Fachzeitschrift, z. B. Vom Wasser, dem Journal der Wasserchemischen Gesellschaft, publiziert werden. Das Manuskript ist noch f\u00fcr 2003 vorgesehen. F\u00fcr die Vermarktung des Produkts Hefesensor ist eine breiter angelegte \u00d6ffentlichkeitsarbeit als bisher erforderlich.\n\n\nFazit\n\nDer Hefesensor ist eine innovative Entwicklung, die ein einfach auszuf\u00fchrendes Screening auf Schadstoffe mit hoher Testsicherheit erm\u00f6glicht. Besonders hervorzuheben ist seine Eignung zur Anzeige von Schadstoffen in n\u00e4hrstoffbelasteten Abw\u00e4ssern. Das er\u00f6ffnet eine Anwendungsperspektive als Teil von Testbatterien f\u00fcr \u00f6kotoxikologische Pr\u00fcfungen in Fachlaboratorien. \nDie Voraussetzungen f\u00fcr eine Vermarktung als Screeningmethode f\u00fcr die laborunabh\u00e4ngige Eigenkontrolle d\u00fcrften auch kostenseitig erf\u00fcllt werden. Eine manuelle Methode zur Herstellung von Gebrauchsmustern ist erarbeitet. Als n\u00e4chster Schritt vor einer Vermarktung w\u00e4re die Erprobung des Hefesensors zur Pr\u00fcfung der Testsicherheit in der Breitenanwendung zweckm\u00e4\u00dfig. Mit F\u00f6rdermitteln des Landes Mecklenburg-Vorpommern wurde eine Unternehmensberatung mit der Durchf\u00fchrung einer Marktstudie beauftragt.\n<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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