Projekt »BioMicroFlow« *

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In einem aktuellen FuE-Vorhaben entwickelt die Arbeitsgruppe Mikrobiologie/Biosensorik der GMBU e.V. Halle zusammen mit den Kooperationspartnern Dr. Födisch Umweltmesstechnik AG, Markranstädt und der MiCryon Technik GmbH ein miniaturisiertes Analysatorsystem auf der Basis mikrobieller Sensoren für spezifischen Messung von Analyten aus der wässrigen wie auch aus der Gasphase. Ziel ist ein Messgerät, welches sowohl für den Laboreinsatz als auch die mobile Nutzung geeignet ist.

Geplant ist die Einbringung von wechselbaren biofunktionalisierten Sensorkapseln mit Standzeiten von mindestens 6 Wochen in ein Fluidiksystem. Zum Nachweis der Analyten Phenol, Ammonium und Nitrit aus der wässrigen Phase sowie Schwefelwasserstoff, Methan und Ammoniak aus der Gasphase werden derzeit geeignete Rezeptorsysteme getestet. Für die Komponente Phenol konnte mit dem Actinomycetenstamm Rhodococcus spec. P1 ein sehr stabiles Bakterium appliziert werden, welches als Immobilisat auch über Jahre hinweg im Kühlschrank gelagert werden kann. Durch Anpassung der injizierten Substratmenge kann über mehrere Messbereiche Phenol in Konzentrationen von 0,5 mg/l bis zu mehreren g/l in der wässrigen Phase nachgewiesen werden.

Für Messungen aus der Gasphase erfolgt zunächst ein gesteuerter Analyttransfer in ein geeignetes Absorptionsmittel, welches in der Folge wie eine flüssige Probe im Fluidiksystem in einen fließender Carrierstrom injiziert und zum Zellimmobilisat transportiert wird. Für Schwefelwasserstoff ist das Prinzip patentiert und basiert auf einer Absorption in einer schwachen Lauge. Der Stoffaustausch erfolgt über eine semipermeable Membran innerhalb eines Diffusionsmoduls. Als Rezeptorzellen werden hier chemolithoautotrophe Thiobazillen eingesetzt, welche sehr sensitiv und selektiv die Sulfid- bzw. Hydrogensulfidionen oxidieren und ebenso gut lagerfähig und messstabil sind. Neben der Variation der injizierten Substratmenge kann bei der Gasphasenmessung zusätzlich eine dynamische Messbereichsanpassung über die Verweilzeitsteuerung des Absorptionsmittels im Diffusionsmodul erfolgen. Für H2S lässt sich dadurch ein variabler Messbereich über mindestens 4 Zehnerpotenzen erschließen.

*Das Vorhaben wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit im Rahmen des Förderprogramms „PRO INNO II, Projekt-Nr. KF0035302MD4, gefördert.