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Entwicklung miniaturisierter Einweg-Biosensoren mit integrierter Auswertung und Datenregistrierung auf Basis von Elektroden in Dickschicht-Technik und verschiedenen Oxidasen

Das Projekt "Entwicklung miniaturisierter Einweg-Biosensoren mit integrierter Auswertung und Datenregistrierung auf Basis von Elektroden in Dickschicht-Technik und verschiedenen Oxidasen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siegert durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung von Einweg-Sensoren, die einfachen Bau, Robustheit und niedrigen Preis der Indikator-Papiere mit bewaehrten Produktionsprozessen der Mikroelektronik verbindet. Zur Entwicklung derartiger Sensoren ist geplant, das Know-how der Firma Siegert auf dem Gebiet der photolithographischen Dickschicht. Schaltungstechnologie mit den Erfahrungen der GBF auf dem Gebiet der Biomolekuele und deren Immobilisierung zu kombinieren. In Verbindung mit zusaetzlich in die Entwicklung eingebrachtem Rechner-Know-how soll versucht werden, eine erste Zwischenstufe zum 'Intelligenten Indikatorpapier' zu erreichen. Schwerpunkt der Entwicklung bleibt dabei jedoch, Biosensorelemente (Umwandlung chemischer Groessen in elekrische Signale) zuverlaessig, miniaturisiert und kostenguenstig herstellen zu koennen. Die dabei entwickelten Biosensoren koennten konzeptionell zwar auch fuer die medizinische Diagnostik eingesetzt werden, wesentliche Maerkte werden aber auch auf dem Gebiet der Nahrungsmittel- und Umweltkontrolle erwartet. Es ist deshalb vorgesehen, modellhaft Biosensoren fuer die Bestimmung des Frischegrades von Fisch und Fleisch und zur Bestimmung toxischer Verbindungen in der Umwelt zu entwickeln. Dabei ist geplant, Vorverarbeitung der Signale, Auswertung, Anzeige und Dokumentation ueber die Grenzen des bisherigen Sensortechnologie hinaus zu miniaturisieren.

Biosensoren zur Gewaesserueberwachung

Das Projekt "Biosensoren zur Gewaesserueberwachung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Festkörpertechnologie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung von Messwandlern fuer Biosensoren, die sich nach geeigneter Beschichtung zur Konzentrationsmessung von Schadstoffen wie geloeste Schwermetalle und faekale Verunreinigungen in Gewaessern eignen. Um mittels der Mikroelektronik den Vorteil einer kostenguenstigen Massenproduktion nutzen zu koennen, sollen als Messwandler geeignete Feldeffekttransistoren und piezoelektrische Kristalle entwickelt und untersucht werden; Layout und Herstellungsprozess des Feldeffekttransistors sind auf diese Anwendung hin optimiert auszulegen sowie Piezokristalle an den Einsatz als Sensoren in Fluessigkeiten anzupassen. Die Auswahl der geeigneten biologisch/biochemisch aktiven Komponenten und deren Immobilisierung auf dem Messwandler werden von der MBB GmbH, Ottobrunn, durchgefuehrt; die Entwicklung der Messtechnik ist ausschliesslich, die Durchfuehrung von Messungen im Labormassstab ueberwiegend Part des Fraunhofer-Instituts fuer Festkoerpertechnologie.

Biosensorik - Teilvorhaben: Biosensoren fuer On-Line- und kontinuierlichen Off-Line-Betrieb

Das Projekt "Biosensorik - Teilvorhaben: Biosensoren fuer On-Line- und kontinuierlichen Off-Line-Betrieb" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Arbeitsbereich Biotechnologie II - Biotransformation und -Sensorik durchgeführt. Biochemische, biotechnologische, enzymtechnologische und optische Grundlagen fuer folgende faseroptische Fluoreszenz-Biosensoren: - Biosensoren, in denen das Messsignal durch Gleichgewichtsverschiebungen bestimmt wird (Affinitaets-Biosensoren, zB Immuno-Sensoren); - Enzym-Biosensoren, in denen das Messsignal durch ph-(oder O2-) Aenderungen bestimmt wird (Dynamische Biosensoren); - Enzym-Biosensoren, in denen das Messsignal durch die Konzentration eines aus der Enzymreaktion entstehenden Fluorochroms bestimmt wird (integrale Biosensoren). Das signalgebende System wird mit faseroptischen sowie mit einfachen und resonanten integriert-optischen Wellenleiterstrukturen fuer die Signaluebertragung und Auswertung gekoppelt, um Biosensoren fuer den on-line und kontinuierlichen off-line Betrieb zu entwickeln.

Biosensorik zur Gewaesserueberwachung

Das Projekt "Biosensorik zur Gewaesserueberwachung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Messerschmitt-Bölkow-Blohm, Zentrallabor Chemie durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung von Labortypen von Biosensoren fuer die Parameter Schwermetalle und Faekalindikatoren in Abwasser und/oder Oberflaechengewaessern. Die vorgesehenen Loesungsansaetze sind: 1) Schwermetallsensor: Phytochelatine, immobilisiert auf einem Transducer, der zum Nachweis der Primaerreaktion zwischen Schwermetallionen und Phytochelatinen geeignet ist (FET; evtl Piezo-Schwingkristalle oder optische Transducer). 2) Sensor fuer Faekalindikatoren: Antikoerper gegen Oberflaechenantigene von Indikatormikroorganismen, immobilisiert auf einem Transducer, der zur Erfassung von Antigen Antikoerper-Reaktionen geeignet ist (FET oder Piezo-Schwingkristalle oder evtl optische Transducer). 3) Gemeinsames Verbundvorhaben mit Fraunhofer-Institut fuer Festkoerperforschung (IFT), Muenchen, und weiteren universitaeren Partnern.

Mikrosystemtechnik in der Biosensorik (MIBIK)

Das Projekt "Mikrosystemtechnik in der Biosensorik (MIBIK)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Münster, Institut für Chemo- und Biosensorik durchgeführt. Das Vorhaben zielt auf die Loesung grundlegender Kompatibilitaetsprobleme zwischen den Hochtechnologien Mikrosystemtechnik und Biotechnologie, um die Biosensorik auf der Basis mikroelektronischer Technologien einer breiten Anwendung zugaenglich zu machen. Dabei werden neuartige Mikroelektrodenarrays entwickelt, die sich technologisch und strukturell grundlegend voneinander unterscheiden und in vergleichenden Untersuchungen hinsichtlich ihrer Eigenschaften, als Transducer fuer amperometrische Biosensoren zu fungieren, validiert. Durch die Adaption mikroelektronischer Verfahren zum Aufbringen gassensitiver bzw. semipermeabler Membranen sowie eines stabilisierten biologischen Rezeptorsystems auf Si-strukturierte Sensorstrukturen, sind die Voraussetzungen fuer die Entwicklung von MST-Biosensoren zu schaffen. Modellhaft wird das Konzept sowohl am Beispiel eines Immunosensorsystems als auch eines Enzymsensors zur immunochemischen Bestimmung des umweltrelevanten Pestizids 2,4-Dichlorphenoxiessigsaeure (2,4-D) bzw. zur enzymatischen Messung anorganischen Phosphats erprobt.

Teilprojekt 3: Instrumentierung und Systemintegration

Das Projekt "Teilprojekt 3: Instrumentierung und Systemintegration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ProLiquid GmbH durchgeführt. Die Biosensorik eignet sich aufgrund des prinzipiell einfachen Testverfahrens gut für automatisierte Einsatzzwecke in der Umweltanalytik. Entwicklungstechnisches Ziel soll ein messfähiger, portabler Demonstrator zur Multianalytdetektion sein, der über ein automatisiertes Fließinjektionsanalysensystem kontinuierliche Probennahme ermöglicht, um selektiv mehrere Schadstoffe in Fließgewässern online zu quantifizieren. Das Wissen aus einem vorangegangenen Projekt wird in Funktionsmuster umgesetzt, um Realproben nach dem Stand der Technik zu messen. Diese Erfahrungen führen zu Entwicklungsoptimierungen insbesondere im Bereich der Fluidik, um letztlich einen portablen Demonstrator als Multianalytdetektor zur automatisierten Überwachung von Fließ- und Oberflächengewässern zu erhalten. Durch fertigungsoptimierte Weiterentwicklung der Systeme, insbesondere unter wettbewerblichen Gesichtspunkten, sind über den Demonstrator hinaus die Aussichten eines Serienproduktes hinsichtlich einer günstigen Kostenstruktur und somit Marktfähigkeit äußerst erfolgsversprechend, zumal auch von ausländischen Forschungseinrichtungen, vornehmlich aus USA und Japan, großes Interesse bekundet wurde.

Biosensorik zur Fermentationskontrolle

Das Projekt "Biosensorik zur Fermentationskontrolle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Braun Biotech International durchgeführt. 1) Screening und Charakterisierung von stabilen und selektiven Glucose-Oxidasen, PQQ-abhaengigen Glucose-Dehydrogenasen und Aminosaeure-racemasen. 2) Bau amperometrischer Biosensoren unter Verwendung dieser Enzyme und der Mediator-Technik des Cranfield Institute of Technology. 3) Erprobung der Prototypen von Biosensor-Messystemen an Fermentern fuer mikrobielle und tierische Zellen. 4) Kopplung der on-line Messung von Glucose und Aminosaeuren an Prozessautomatisierungssysteme. 5) Entwicklung einer Analytik fuer die Zellaktivitaetsbestimmung unter Verwendung der Mediatortechnik und Erprobung zur Online-Analytik in Fermentationsprozessen. 6) Entwicklung eines direkten Immunoassays und Erprobung zur Online-Bestimmung von Antikoerpern in der Zellkultur. 7) Entwicklung von aseptischen Probeentnahmemodulen als Schnittstelle zwischen Bioprozess und Analytik.

Sensorsysteme auf Rezeptorbasis

Das Projekt "Sensorsysteme auf Rezeptorbasis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Abteilung Analytische Chemie durchgeführt. Vorgeschlagen wird ein Verbundprojekt des Max-Planck-Institutes fuer Biologie, des Institutes fuer Organische Chemie und des Institutes fuer Physikalische und Theoretische Chemie der Universitaet Tuebingen. Darin sollen die molekularen Detektionsmechanismen von Prototyp-Sensoren spektroskopisch aufgeklaert und mit den phaenomenologischen Eigenschaften der Biosensoren unter praktischen Einsatzbedingungen korreliert werden. Prototyp-Grundstrukturen dienen dem Aufbau optischer elektrochemischer und elektronischer Uebertragungsprinzipien fuer biochemische Sensorsysteme. Damit werden Biosensoren auf der Basis des Transportproteins Lactose-Permease und Immunsensoren auf der Basis von Helixdipol- und Lipopeptidkonjugaten entwickelt. Die Ergebnisse sollen die theoretische und konzeptionelle Basis fuer die Entwicklung neuer Biosensoren fuer ein breites Anwendungsfeld dienen.

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