Das Projekt "Teilvorhaben: Nanosonden basierte Bioassays" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie durchgeführt. Es soll ein neuartiges Analysesystem zur schnellen vor-Ort Identifizierung von biologischen Trinkwasserkontaminationen erforscht werden, das von Hilfsorganisationen und in der Routineanalytik eingesetzt werden kann. Hierzu sollen im Rahmen des Teilvorhabens am IME Nanosonden basierte Bioassays etabliert werden. Magnetische Nanosonden sollen mit Hilfe spezifischer Antikörper so funktionalisiert werden, dass sie gezielt an Keime und Toxine im Trinkwasser binden. Der so markierte und magnetisch separierbare Analyt soll dann innerhalb eines Detektionskompartiments nachgewiesen werden. Hierfür sollen geeignete Anreicherungsstrategien entwickelt werden, die einen multiparametrischen Pathogen-/ Toxinnachweis erlauben. Zur Realisierung einer Online-Überwachung soll der Einsatz in einem modellhaften Trinkwasserkreislauf getestet werden. Ein Analyseergebnis soll bereits nach wenigen Minuten vorliegen. Es wurden 9 Arbeitspakete definiert, die Koordination erfolgt durch das IME. In AP1 werden vom IME mindestens 10 relevante Pathogene bzw. Toxine definiert und Antikörper bereitgestellt, davon bis zu 3 mittels Hybridomatechnologie. In AP2 werden vom PGI Nanosonden charakterisiert und bereitgestellt, die Kopplung von Antikörpern erfolgt dabei am IME. Das IME wird in AP3 Bindungsassays zum Pathogennachweis mit Nanosonden etablieren und charakterisieren. In AP6 wird das IME eine geeignete Anreicherungsstrategie für den Sonden-markierten Analyten im Detektionsbereich beisteuern und praxisnah erproben. AP8 dient dazu einen modellhaften Wasserkreislauf am IME zu etablieren und das Analysesystem zur Online-Überwachung zu integrieren. In AP9 soll das Analysesystem unter Leitung des IME im Hinblick auf verschiedene Verwertungsstrategien getestet und ggf. weitere Anpassungen vorgenommen werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Magnetische Aktuation und Detektion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Peter Grünberg Institut, PGI-8 , ICS-8 Bioelectronics durchgeführt. Um die Sicherheit unseres Trinkwassers zu gewährleisten, soll es auf eine Vielzahl von Pathogenen und Toxinen hin untersucht werden. Mittels magnetischer Detektion von Nanosonden, die spezifisch an Pathogene oder Toxine binden, sollen möglichst viele verschiedene Kontaminationen in einem Analyseschritt erfasst werden (Multiplex-Magnetdetektion). Die Erforschung dieser multiparametrischen magnetischen Immunodetektionstechnik und ihre praktische Nutzbarmachung ist das zentrale Ziel dieses Teilvorhabens. Nach magnetischer Separation aus dem Probenvolumen sollen die Nanosonden innerhalb eines Detektionskompartiments analysiert werden. Dabei dienen die an Pathogene oder Toxine gebundenen magnetischen Nanosonden einerseits als magnetische Handgriffe zur Aufkonzentration, d.h. zum Herausfischen einer kleinen Menge von markierten Verunreinigungen aus einem großen Wasservolumen mit einem Magneten, und andererseits als charakteristische Marker für den Verunreinigungstyp. Es sollen verschiedene Typen magnetischer Nanopartikel identifiziert werden, die gut magnetisch separierbar sind und sich leicht mittels magnetischer Frequenzmischung detektieren lassen. Für die multiparametrische Magnetdetektion wird das Verfahren der magnetischen Frequenzmischung so erweitert, dass sich innerhalb eines Messschrittes mehrere Pathogene und Toxine parallel detektieren und unterscheiden lassen. Mögliche Unterscheidungsmerkmale der Partikelsorten wie Phasen der Frequenzmischungskomponenten, Spektren der Intermodulationsprodukte und Feldskalenkonstanten werden analysiert. Mehrparametrische magnetische Assays sollen realisiert werden, indem die Frequenzmischsignale der jeweils an verschiedene Pathogene gebundenen Magnetpartikelsorten unterschieden werden. Die Magnetspulen werden angepasst, um die neue Detektionstechnik in eine kompakte Analyseeinheit zu überführen. Schließlich soll der Aufbau eines mobilen Analysesystems erfolgen und die neuen Techniken evaluiert werden.
