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CleBaWa - Entwicklung eines elektrochemischen Biosensors zur schnellen Analyse von Schiff-Ballastwasser hinsichtlich der in der Regel D-2 des Ballastwasser-Übereinkommens genannten Bakterien

Entwicklung der sechs spezifischen Aptamer-Assays zur Aufkonzentration der Pilotorgansimen sowie zur Detektion der PCR-Markierungen und Ermittlung der abiotischen Parameter für die Reaktionsbedingungen

Weiterer Kontakt:

Projektmitarbeiter:

Institution:

BIAMOL Bremerhavener Institut für angewandte Molekularbiologie

Projektlaufzeit:

01.03.2015 - 28.02.2018

Koorperationspartner:

Q-Bioanalytic GmbH, http://www.q-bioanalytic.net/your_innovation_lab.php

Barum Internetservice GbR, http://www.barum.de/

IBA GmbH, https://www.iba-lifesciences.com/home.html

APM-Gehäusetechnik GmbH, http://www.apm-gmbh.com/

Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V. für ihr Institut für Mikro-und Informationstechnik, http://www.hahn-schickard.de/

Mittelgeber:

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), https://www.bmwi.de/, 340.373,00 EUR

Forschungsschwerpunkt:

Life Sciences

Zusammenfassung der Arbeit:

Aufgrund der Verbreitung von "Aliens" durch die Schifffahrt, fordert das Internationale Ballastwasser-Übereinkommen planmäßig ab 2009, spätestens bis 2016, ein Ballastwasser-Management nach der Regel D-2. Dies umfasst die kontinuierliche Untersuchung der Pilotmikroben toxigene Vibrio cholera (O1 und O139), E. coli sowie Darm-Enterokokken. Aufgrund fehlender Laborkapazitäten und zeitaufwändigen Routinemethoden können diese Analysen derzeit nicht genügend umgesetzt werden und verursachen unabsehbare Kosten, wenn die Schiffe aufgrund eines ausstehenden Ergebnisses auf Reede liegen müssen. Im Projektvorhaben soll daher ein elektrochemischer Biosensor sowie ein NALFIA entwickelt werden, die innerhalb von 1,5-3 Stunden in einem multiplex Ansatz quantitativ bzw. semi-quantitativ die geforderten Bakterien nachweisen können. Der zu entwickelnde Vor-Ort Biosensor soll ohne geschultes Personal auf dem Schiff Ergebnisse liefern, die Smartphone gängig gemacht werden, so dass die Daten innerhalb kürzester Zeit direkt an die zuständige Hafen-Behörde übermittelt werden können. So kann im Falle einer Kontamination schnell eingegriffen, die Umwelt nachhaltig geschützt und Kosten vermieden werden.

Die HS Bremerhaven wird im Projekt CleBaWa die Assays für die biologischen Aptamer basierten Target-Bindungen sowie Regenerationsmethoden für die Assays entwickeln. Dies umfasst die Entwicklung der Vor-Anreicherung für E. coli, V. cholerae und Darm-Enterokokken zunächst unter Laborbedigungen und im Anschluss unter simulierten Realbedingungen. Dabei ist die Schwierigkeit insbesondere in der komplexen Matrix des Ballastwassers zu sehen, denn Aptamere können ähnlich wie Antikörper unter extremen Bedingungen einem Reaktivitätsverlust unterliegen. Daher ist eine sorgfältige Assay-Entwicklung mit eventuellen Anpassungen der Reaktionsbedingungen durch Zugabe von z.B. Puffertabletten notwendig. Im Anschluss wird die HS Bremerhaven die Entwicklung der Assays für den Analyse-Chip vornehmen. Auch hier ist darauf zu achten, dass die Aptamere ihre bindende 3D-Struktur nicht verlieren. Zudem wird die HS Bremerhaven Regenerationsmethoden für beide Assay-Anwendungen entwickeln, die es ermöglichen sollen, die Reaktionskosten zu senken und eine stetige Einnahme durch einen Laborservice durch die KMUs zu erschließen. Abschließend wird die HS Bremerhaven noch die Tests für die Vor-Anreicherung von E. coli und Darm-Enterokokken vornehmen und Optimierungen durchführen.

Schlagworte:

Biosensor, POC, Lab on a chip, elektrochemische Detektion, Mikrofluidik, Aptamer, Ballastwasser, Regel D-2, Bakterien, Schnelltest, Vibrio cholera, Escherichia coli, Darm enterokokken

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