Ein Papier, das Kupfer aufspürt
Biosensor für Schwermetalle entwickelt
Ein Empa-Team hat einen Biosensor entwickelt, der günstig, einfach und schnell erhöhte Kupferwerte messen kann. Kupfer ist – genau wie andere Schwermetalle – problematisch für Mensch und Umwelt. Das Trägermaterial für den Sensor – mikrofibrillierte Zellulose – ist ebenfalls eine Empa-Entwicklung.
Ramon Weishaupt bei Tests mit Blut-Serum
Empa
Schwermetalle wie Kupfer sind gefährlich, das ist kein Geheimnis. Sowohl auf die Umwelt als auch auf die menschliche Gesundheit können sie sich gravierend auswirken. Leberschäden, Alzheimer oder sogar Krebs wurden bereits mit einer Überbelastung an Kupfer in Zusammenhang gebracht. Trotzdem sind die Schwermetallkonzentrationen in Luft und Wasser, vor allem in einigen Entwicklungsländern, oft sehr hoch.
Um eine Überbelastung frühzeitig zu entdecken und Folgeschäden zu vermeiden, sind hochsensible Schwermetallanalysen, beispielsweise von Blutproben, unerlässlich. Sie sind aber oft aufwändig und teuer und benötigen eine entsprechende Laborinfrastruktur – was gerade in Entwicklungsländern, wo die Belastungen am höchsten sind, oft ein Problem darstellt.
Protein mit einer Schwäche für Kupfer
Der Empa-Doktorand Ramon Weishaupt hat nun einen günstigeren und schnelleren Nachweis für Kupfer entwickelt. Er kombinierte dazu C-Phycocyanin – ein rot fluoreszierendes Protein das in der Fotosynthese von Cyanobakterien eine Rolle spielt und Kupfer-Ionen selbst in niedrigen Konzentrationen binden kann – mit einer Matrix aus Zellulose zu einem dünnen Film. Das Basismaterial, mikrofibrillierte Zellulose, ist ebenfalls eine Empa-Entwicklung: Der vielfältig einsetzbare Faserstoff aus nachwachsenden Rohstoffen wurde in der Abteilung Angewandte Holzforschung entwickelt. In diesem Fall bildet die Zellulose das Trägermaterial für einen leicht zu detektierenden optischen Effekt: Binden Kupfer-Ionen an das bakterielle Protein, dann wird die Fluoreszenz schwächer, was sich etwa mit einem Spektrometer einfach und schnell messen lässt.
Getestet haben die Empa-Forschenden den neuen Biosensor namens Cysense zum Beispiel an Blutproben. «Ein Tropfen Blut reicht bereits aus, um gesundheitlich relevante Mengen an Kupfer darin aufzuspüren», erklärt Empa-Forscherin Greta Faccio. Cysense kann günstig hergestellt werden, ist einfach in der Handhabung, schnell und genau. Ausserdem kann der Biosensor nach dem Waschen mit Wasser und speziellen Chemikalien während einer Woche mehrmals wiederverwendet werden.
Einfach wie eine Blutzuckermessung
Die vor kurzem im Fachblatt «Advanced Functional Materials» veröffentlichte Studie eröffnet neue Möglichkeiten für die Schwermetall-Analyse. Wasser- und Bodenproben könnten zum Beispiel vor Ort untersucht werden, was sowohl Kosten als auch Zeit sparen würde. Oder betroffene Menschen könnten mit Cysense und einem Lesegerät ähnlich wie mit einem Blutzuckermessgerät die Kupferkonzentration im Blut selbst messen; grosse, teure Apparaturen und gut ausgebildetes Laborpersonal wären dafür nicht mehr nötig. «Es ist zwar erst ein Prototyp, einmal umgesetzt könnte Cysense aber die Gesundheit vieler Menschen verbessern helfen», meint Greta Faccio.
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
Diese Produkte könnten Sie interessieren
ZEEnit von Analytik Jena
Zeeman-Technik mit maximaler Empfindlichkeit und Applikationsvielfalt
Quergeheizte Graphitrohrofen für optimale Atomisierungsbedingungen und hohen Probendurchsatz
ZSX Primus IVi von Rigaku
Hochpräzise WDXRF-Analyse für industrielle Anwendungen
Maximale Empfindlichkeit und Durchsatz für leichte Elemente und komplexe Proben
PlasmaQuant MS Elite von Analytik Jena
Massenspektrometer für hochempfindliche Forschungsanwendungen und niedrigste Nachweisgrenzen
Die Erfolgsformel in der LC-ICP-MS – PlasmaQuant MS-Serie und PQ LC
NANOPHOX CS von Sympatec
Partikelgrößenanalyse im Nanobereich: Hohe Konzentrationen problemlos analysieren
Zuverlässige Ergebnisse ohne aufwändige Probenvorbereitung
PlasmaQuant 9100 von Analytik Jena
Neues ICP-OES PlasmaQuant 9100 für komplexe Probenmatrices
Mehr sehen. Mehr wissen. ICP-OES vereinfacht Analyse matrixlastiger Proben
S4 T-STAR von Bruker
TXRF-Spektrometer: Sub-ppb Nachweisgrenzen & 24/7 Analytik
Minimale Betriebskosten, weil Gase, Medien oder Laborausrüstung entfallen
ALPHA II von Bruker
Chemische Analyse leicht gemacht: Kompaktes FT-IR-System
Steigern Sie die Effizienz Ihrer Routineanalysen mit benutzerfreundlicher Technologie
ERASPEC von eralytics
Einfachste Kraftstoffanalyse in Sekunden mit ERASPEC
Bestimmung von bis zu 40 Kraftstoffparametern auf Knopfdruck
NEX CG II von Applied Rigaku Technologies
Elementaranalyse auf ppb-Niveau für exakte Ergebnisse
2060 Raman Analyzer von Metrohm
Selbstkalibrierendes Inline-Raman Spektrometer
Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase analysieren - für reproduzierbare, genaue Ergebnisse im Prozess
S2 PICOFOX von Bruker
Schnelle und präzise Spurenelementanalyse unterwegs
TXRF-Technologie für minimale Proben und maximale Effizienz
INVENIO von Bruker
FT-IR Spektrometer der Zukunft: INVENIO
Völlig frei aufrüstbares und konfigurierbares FT-IR Spektrometer
contrAA 800 von Analytik Jena
contrAA 800 Serie – Atomic Absorption. Redefined
Kombiniert das Beste der klassischen Atomabsorption mit den Vorteilen von ICP-OES-Spektrometern
novAA® 800 von Analytik Jena
Der Analysator für Sie - novAA 800-Serie
Das zuverlässige Multitalent für die effiziente und kostengünstige Routineanalyse
Agera von HunterLab Europe
Sparen Sie wertvolle Zeit: Farb- und Glanzmessung in Rekordzeit
Erfassen Sie den Farbeindruck der Probe genau so, wie ihn das menschliche Auge wahrnimmt
Mikrospektrometer von Hamamatsu Photonics
Ultrakompaktes Mikrospektrometer für vielseitige Anwendungen
Präzise Raman-, UV/VIS- und NIR-Messungen in tragbaren Geräten
SPECORD PLUS von Analytik Jena
Die neue Generation der Zweistrahlphotometer von Analytik Jena
Der moderne Klassiker garantiert höchste Qualität
Micro-Z ULS von Rigaku
Schwefelgehalt in Kraftstoffen genau messen: WDXRF-Analysator
Zuverlässige Routineuntersuchungen mit 0,3 ppm Nachweisgrenze und kompaktem Design
SPECTRO ARCOS von SPECTRO Analytical Instruments
Optisches Emissions-Spektrometer mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES) für höchste Ansprüche
Das SPECTRO ARCOS ICP-OES bietet Elementanalytik auf einem neuen Niveau
BIOS ANALYTIQUE - Soluciones de Renting y Leasing para laboratorios von Bios Analytique
Ihr Spezialist für Vermietung und Leasing von Laborinstrumenten in Europa
Beim Finanzieren geht es nicht nur ums Geld verleihen - Es geht um Lösungen, die Wert schaffen
Meistgelesene News
Weitere News von unseren anderen Portalen
Verwandte Inhalte finden Sie in den Themenwelten
Themenwelt Sensortechnik
Die Sensortechnik hat die chemische Industrie revolutioniert, indem sie präzise, zeitnahe und zuverlässige Datenbereitstellung in einer Vielzahl von Prozessen ermöglicht. Vom Überwachen kritischer Parameter in Produktionslinien bis hin zur Früherkennung potenzieller Störungen oder Gefahren – Sensoren sind die stillen Wächter, die Qualität, Effizienz und Sicherheit gewährleisten.
Themenwelt Sensortechnik
Die Sensortechnik hat die chemische Industrie revolutioniert, indem sie präzise, zeitnahe und zuverlässige Datenbereitstellung in einer Vielzahl von Prozessen ermöglicht. Vom Überwachen kritischer Parameter in Produktionslinien bis hin zur Früherkennung potenzieller Störungen oder Gefahren – Sensoren sind die stillen Wächter, die Qualität, Effizienz und Sicherheit gewährleisten.
