23.06.2020
Forscher arbeiten an schnellem und einfachem Nachweis von Glyphosat
Schema des neuen Glyphosat-Nachweises mit Glyphosat-funktionalisierten Hydrogel-Mikropartikeln und deren spezifischer Bindung an einem oberflächengebundenem Enzym.
Glyphosat ist ein sehr häufig eingesetztes Herbizid. Es steht im Verdacht, krebserregend zu sein. Der schnelle und möglichst wenig aufwendige Nachweis von Glyphosat ist daher ein wichtiges Thema, dem sich Wissenschaftler der TU Dresden und der Universität Leipzig in Zusammenarbeit mit drei sächsischen Firmen seit mehr als einem Jahr in einem gemeinsamen Forschungsprojekt widmen. Dr. Kai Ostermann vom Institut für Genetik der TU Dresden und Prof. Dr. Tilo Pompe vom Institut für Biochemie der Universität Leipzig haben über die wissenschaftlichen Grundlagen des Projekts gemeinsam mit ihren Teams im Fachjournal „Biosensors and Bioelectronics“ berichtet.
„Der bisherige Nachweis von Glyphosat erfolgte mit aufwändigen labordiagnostischen Methoden. Das von uns entwickelte Nachweis-Prinzip nutzt die natürliche Reaktion von Glyphosat in Pflanzen und ist durch diese Nachahmung des Wirkprinzips hochspezifisch“, erklärt Prof. Tilo Pompe. Das Dresdner Team unter Leitung von Dr. Kai Ostermann hat Chip-Oberflächen hergestellt, an die ein molekularbiologisch hergestelltes Fusionsprotein angebunden wurde. Dieses Fusionsprotein besteht aus dem Enzym, an welches Glyphosat natürlicherweise andockt, sowie einer Proteindomäne, welche die gezielte Anlagerung an Oberflächen erlaubt.
Während des Nachweises binden elastische Hydrogel-Mikropartikel an diese Oberfläche. Wenn Glyphosat in der Nachweislösung ist, wird die Anbindung der Mikropartikel an die Chip-Oberfläche konzentrationsabhängig verhindert. „Durch die Nutzung der Mikropartikel-Bindung kann der Nachweis extrem sensitiv im Bereich von Pestizid-Grenzwerten für Trinkwasser durchgeführt werden“, erklärt Tilo Pompe. „Gleichzeitig kann die Methode als einfaches Nachweis-Prinzip für optische Ausleseverfahren genutzt werden“, fügt Kai Ostermann hinzu.
Aus diesem Grund wird in dem aktuellen Forschungsprojekt mit sächsischen Firmen an der Ausarbeitung eines mobilen Auslesegerätes gearbeitet. Gleichzeitig wurde das Nachweis-Prinzip zum Patent angemeldet, und es werden aktuell Firmen für dessen Kommerzialisierung gesucht.
Originaltitel der Veröffentlichung in „Biosensors and Bioelectronics“:
„Picomolar glyphosate sensitivity of an optical particle-based sensor utilizing biomimetic interaction principles“, https://doi.org/10.1016/j.bios.2020.112262