Neuartige Biosensoren dienen optimierter Lebensmittel-, Biomedizin- und Umweltanalytik
Diese Art von Sensorik- und Überwachungseinrichtung sollte in der Lage sein, eine Vielzahl chemischer und/oder biologischer Risiken zu erkennen und einem Datenerfassungs- und -analysezentrum komplexe Umgebungen zu beschreiben. Im Prinzip könnten Biosensoren und gezielt aufgebaute Biosensoren (Mikroarrays bzw. Biochips) derartige Aufgaben erfüllen. Biosensoren: leistungsfähige Alternativen zu konventionellen Analyseverfahren Auf dem Markt sind derzeit keine autonomen Geräte zu finden. „Gegenwärtig ist der Arbeitsablauf von der Probenahme bis zur Anzeige der Endergebnisse recht kompliziert“, gibt Professor Karl-Heinz Feller, Koordinator des EU-finanzierten Projekts SAMOSS(öffnet in neuem Fenster), zu Protokoll. „Er beinhaltet viele einzelne Schritte, welche die Einbeziehung von gut ausgebildetem Fachleuten in komplett ausgestatteten Labors mit hochleistungsfähiger und teurer Ausrüstung erfordern.“ SAMOSS zielte auf drei der wichtigsten Anwendungsbereiche ab: Lebensmittelanalytik, biomedizinische Analysen und Umweltüberwachung. Biosensoren werden nur sehr begrenzt in Sachen Lebensmittelqualität und -sicherheit eingesetzt, obwohl das steigende Bewusstsein der Verbraucherinnen und Verbraucher sowie die steigende Popularität von als organisch oder als „Bio“ gekennzeichneten Produkten bedeutende Triebkräfte darstellen. Im Bereich der biomedizinischen Analyse sind verstärkte FuE-Aktivitäten zur Entwicklung von Biosensoren erforderlich, die potenziell eine äußerst präzise biomedizinische Echtzeitdiagnose und Arzneimittelüberwachung während der Behandlung ermöglichen. Die Umweltüberwachung von Schadstoffen, insbesondere im Wasser, soll dem besseren Schutz der Gesundheit des Menschen und der Umwelt dienen, indem die Eigenschaften chemischer Stoffe besser und frühzeitiger erkannt werden. Clevere Nachwuchswissenschaftler arbeiten gemeinsam an forcierter Biosensoren-FuE Bei der Biosensorentwicklung als ein sich neu formierendes Gebiet der Forschung geht es um Lebensmittel-, Klinik- und Umweltanalytik. SAMOSS schulte 12 Nachwuchsforscherinnen und -forscher und 2 erfahrene Forscher in der Biosensor-FuE, die für Anwendungen in der Medizin, der Lebensmittel- und Getränketechnik und bei Umweltproblemen geeignet sind. Sie nahmen an Kursen für naturwissenschaftliche und ergänzende Fähigkeiten an Gasteinrichtungen teil, besuchten Fortbildungseinrichtungen, Workshops und Netzwerktreffen sowie leisteten Beiträge für wissenschaftliche Konferenzen. Aus dieser Forschungsarbeit sind 23 Artikel in von Experten begutachteten Fachzeitschriften hervorgegangen. Die Stipendiaten beschäftigten sich auch mit weiterreichenden Aktivitäten der Öffentlichkeitsarbeit, etwa Artikeln für Zeitungen, Videos für Fernsehsendungen und Beiträge zu Wissenschaftswochen und Hochschulprogrammen. Die Forscher bauten und validierten mehrere Prototypen optischer Biosensoren, die einschlägige Analyten wie beispielsweise Mykotoxine oder Antibiotika in Lebensmitteln, Medikamente im Gesundheitsbereich und endokrine Disruptoren wie etwa empfängnisverhütende Hormone in Proben aus der Umwelt nachweisen. Die Biosensoren können eine Kette von Arbeitsgängen handhaben, indem ein autonomer Prozess ausgelöst wird, der mit einer Probe beginnt und mit der Meldung eines Resultats in Form einer „Antwort“ endet. Insgesamt werden sechs Schritte automatisiert und in Messsystemen kombiniert. Auf diese Weise wird eine schnelle und einfache „Probe-rein-Antwort-raus“-Analyse realisierbar, zu deren Entwicklung verschiedene Technologien eingesetzt wurden. Man hat ein Patent eingereicht. Professor Feller vertritt die Ansicht, dass das Forschungsnetzwerk Europas Forschungs- und Entwicklungsbedarf in Bezug auf neue, innovative Biosensoren für die Gesundheits-, Lebensmittel-, Getränke- und Umweltanalytik decken kann. „Als die Führungskräfte von morgen, ob in der akademischen Welt oder in der europäischen Biosensorindustrie, werden diese 14 vielversprechenden Forscherinnen und Forscher einen enormen Einfluss auf die Entwicklung dieser Sensortypen nehmen“, bekräftigt er. Die Industriepartner des Projekts in Deutschland, Frankreich, Italien und den Niederlanden werden in den Bereichen Analytennachweis in der Lebensmittelanalytik, medizinische Gesundheitsversorgung und Wasserqualitätsprüfung gleichermaßen von den Ergebnissen profitieren. „Diese Spezialunternehmen ihre Produkte verbessern oder die Resultate auf neue Produkte übertragen können“, erläutert Feller. Obgleich SAMOSS im September 2017 offiziell endete, bleiben Projektpartner, Nachwuchsforscherinnen und -forscher sowie erfahrene Forscher auch weiterhin einander verbunden. Dieses beiderseitig nützliche Netzwerk wird in Zukunft Vorschläge für EU-finanzierte Projekte einreichen.
