Mikrobielle Sensoren

Projekt BioMicroFlow | Projekt Screening-Sensor

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Mikrobielle Sensoren sind eine Sonderform von Biosensoren, bei denen intakte lebende Mikroorganismenzellen als Rezeptorkomponente eingesetzt werden.

Nach der klassischen Vorgehensweise wird dabei der unbekannte Analyt aus der gegebenen Matrix nach dem biologischen Schlüssel-Schloss-Prinzip von einer definierten Biokomponente erkannt, biochemisch umgesetzt und ein messbares Signal freigesetzt. Eine Kalibrierfunktion ermöglicht die Konzentrationsmessung.

Beim Einsatz ganzer Zellen ist es dabei wichtig, hoch spezialisierte Mikroorganismen mit engem Substratspektrum zu gewinnen, um die geforderte Spezifik zu erhalten, d.h. Kreuzreaktivitäten auszuschließen.

Das von der GMBU e.V. eingesetzte Grundprinzip basiert primär auf der Messung eines erhöhten Sauerstoffverbrauchs aerober Mikroorganismenzellen bei Verstoffwechselung des Analyten. Dies geschieht in voll automatisierten Fließsystemen innerhalb einer Respirationsmesszelle, in welcher die Zellen membranimmobilisiert an Sauerstoffelektroden lokalisiert sind. Im laufenden Projekt „BioMicroFlow“ wird derzeit ein miniaturisiertes Fluidiksystem entwickelt.

Ein anderes Biosensorprinzip, das die GMBU e.V. nutzt, ist die sog. Bio-Aktivitäts-Sensorik (BAS). Sie dient der Charakterisierung bestimmter Stoffwechseleigenschaften von Mikroorganismensämmen oder Mischkulturen.

Dazu erfolgt eine definierte Beprobungsfolge z.B. mit potenziellen Substraten. Das entstehende Signalmuster gibt schließlich Auskunft über ein Verwertungspotenzial des Zielstammes (Screening von Substratspektren und Adaptionszuständen). Ebenso ist mit diesem Screening-Sensor die Wirkung von Inhibitoren oder Aktivatoren relativ einfach zu prüfen. Ein automatischer Wechsel der Mikroorganismenprobe in der Messzelle ermöglicht auch eine Anbindung an Bioprozesse, z.B. Belebungsstufen von Kläranlagen, um dynamische Änderungen der Stoffwechselaktivität der Prozessbiologie zu untersuchen.