07.10.2021
Verbraucherschutz: Neuartiges Verfahren zum Nachweis von hormonell aktiven Stoffen
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Dresden und Leipzig haben ein neues Verfahren zum Nachweis von hormonell aktiven Stoffen in Lebensmitteln, Kosmetika und Gewässern in der Zeitschrift Biosensors & Bioelectronics vorgestellt. Hormonell aktive Substanzen können zu schweren Gesundheitsschädigungen, darunter Brust- und Prostatakrebs, Schilddrüsen-, sowie neurologischen und psychischen Erkrankungen führen. Ein schnelles und einfaches Analyseverfahren zur Risikobewertung von Produkten und Lebensmitteln ist daher ein wichtiges Instrument für Gesundheit und Verbraucherschutz.
Sie sind nahezu überall - in Lebensmitteln, Waschpulver, Spülmittel, Kosmetikprodukten, in Medikamenten sowie in Trink- und Abwasser: hormonell aktive Verbindungen wie synthetische Östrogen-Derivate, welche Hauptbestandteil hormoneller Kontrazeptiva sind, oder die „Massenchemikalie“ Bisphenol A (BPA), welche u.a. in Getränkeflaschen oder Konservendosen verwendet wird. Dabei ist ihre schädliche Wirkung auf Mensch und Umwelt längst nachgewiesen.
Schema des neuen Nachweisprinzips. Ein funktionalisierter Hydrogelmikropartikel (blaue Späre) bindet an das gerichtet immobilisierte Enzym (rot) auf einer Chip-Oberfläche. In Abhängigkeit der Anwesenheit von östrogenartigen Verbindungen (graue Sphären) in der Nachweislösung kommt es zur Blockierung dieser Bindungen und einer geringeren Deformation der Hydrogelmikropartikel, welche mit optischen Verfahren ausgelesen werden kann.
Ein einfacher Nachweis der hormonell aktiven Substanzen für eine wirksame Überwachung und zuverlässige Risikobewertung von Produkten und Gewässern stellt jedoch aufgrund der strukturellen Vielfalt der Stoffe eine Herausforderung dar. Bisherige Analysemethoden beruhen meist auf aufwendigen, labordiagnostischen Verfahren oder erreichen nicht die erforderlichen Nachweisgrenzen. Das neue Verfahren von Forschenden der Universitäten Dresden und Leipzig könnte dem nun Abhilfe schaffen und wurde deswegen auch zum Patent angemeldet.
„Unser Verfahren weist hormonell aktive Verbindungen mittels immobilisierter Sulfotransferasen und Mikropartikeln nach und beinhaltet einen Kit für den Nachweis der Verbindungen in Lebensmitteln, Kosmetika, Gewässerproben und vielem mehr. Dazu haben wir das Enzym des Östrogen-Stoffwechsels in einen Biosensor implementiert, der als "Einfangsonde" für östrogenartige Verbindungen dient. In Abhängigkeit der Konzentration an östrogenartigen Verbindungen in der Nachweislösung wird die Anbindung von Mikropartikeln an einen Biochip verhindert und so auch geringe Konzentrationen hormonell aktiver Stoffe schnell und einfach nachgewiesen“, erläutert Prof. Tilo Pompe von der Universität Leipzig.
„Besonders möchte ich auf die Modularität der Implementierung eines Östrogen-metabolisierenden Enzyms hinweisen, da der Ansatz nicht nur auf dieses Enzym beschränkt ist, sondern auch die Verwendung anderer hormonmetabolisierender oder hormonbindender Proteine in einem Multiplex-Assay ermöglicht. Dies könnte neue Wege eröffnen, um die gesamte Komplexität der Bewertung der hormonell wirkenden Substanzen ohne Tierversuche abzudecken“, fügt Dr. Kai Ostermann von der TU Dresden hinzu.
Originalveröffentlichung
David Rettke, Florian Seufert, Julia Döring, Kai Ostermann, Dimitri Wilms, Stephan Schmidt, Tilo Pompe. Biomimetic estrogen sensor based on soft colloidal probes, Biosensors and Bioelectronics, Volume 192, 2021.
https://doi.org/10.1016/j.bios.2021.113506
Informationen für Journalisten:
Dr. Kai Ostermann
Institut für Genetik
TU Dresden
Email:
Prof. Dr. Tilo Pompe
Institut für Biochemie / Biophysikalische Chemie
Universität Leipzig
Email: