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FT_FLEISCHEREI_TECHNIK_05_2012

Messtechnik & Prozesskontrolle Measurement & Process Control oder „Quick-lab“ ermög- Die Detektion automation standard, which to isolate 16S rRNA corre- licht wird. Mit Hilfe sol- Die entwickelte ideally allows for shorter detec- sponds to a four-component- cher Detektionsplattfor- elektrochemische tion times of particular patho- sandwich-hybridization and men im Chipformat soll Nachweismethodik für gens and can be codnucted by has already been described in eine Automatisierungs- 16S rRNA entspricht untrained employees. detail. Apart from other types stufe erreicht werden, die dem Prinzip einer Vier- of RNA, the isolated total RNA im Idealfall sowohl eine Komponenten-Sand- The biological receptor in the sample also contains the Verkürzung der Nach- wich-Hybridisierung The task of a biological recep- 16S rRNA-target molecules. weiszeit relevanter Kei- und wurde detailliert tor consists of the specific and After fragmentation is comple- Michael Gareis me als auch eine Bedie- beschrieben. Die iso- selective identification of the ted, the total RNA it is hybridi- nung durch ungeübtes Perso- lierte Gesamt-RNA aus der analyte while biological compo- zed on the biochip together nal ermöglicht. Probe enthält neben anderen nents in the close vicinity to the with the components required. RNA-Arten auch die gesuch- transducer are immobilised. The biochip contains four gold Der biologische Rezeptor ten 16S rRNA-Zielmoleküle. The transducer transforms bio- electrodes. These electrodes Die Biosensorik ist die am Nach Fragmentierung der Ge- molecular recognition reactions function as bio-sensors which schnellsten wachsende Tech- samt-RNA wird diese zusam- into measurable signals (see bind the biological receptors - nologie für den Pathogennach- men mit den erforderlichen image 1). the capture ODNs for 16S rR- weis und liegt beim Vergleich Komponenten im Biochip hy- The basic idea behind the NA of E.coli. The other compo- mit anderen Verfahren bereits bridisiert. Der Biochip enthält joint project AiF 230 ZN of the nents bind to these capture an vierter Stelle der Methoden, vier Goldelektroden. Diese Max-Rubner-Institut in Kulm- ODNs - as shown in image 2 - die im Web of Science in den stellen die Biosensoren dar, an bach and the University of Bay- and form a four-component- letzten 20 Jahren am häufigs- welche die biologischen Re- reuth is to establish a direct de- sandwich. Subsequently the ten zitiert wurden. zeptoren, die Fänger-ODNs für tection method of specific ribo- substrate p-aminophenylbuty- Die Aufgabe des biologi- 16S rRNA von E. coli gebun- somal ribonuelic acids (16S rR- rat is added, which is then schen Rezeptors besteht in der den sind. An diese Fänger-OD- NA) of bacteria. These nucleic transformed into the redox-ac- spezifischen und selektiven Ns binden die anderen Kom- acids are specific markers of a tive p-aminophenole by the re- Erkennung des Analyten, wo- ponenten – wie in den Abbil- stem of bacteria and occur as porter enzyme EST2. This ge- bei die biologischen Kompo- dung 2 dargestellt – und bilden building blocks in high num- nerates an electric impulse on nenten (z. B. Antikörper, Nu- ein Vier-Komponenten-Sand- bers in every cell. The detection the gold electrode which can kleinsäuren) in direkter räum- wich. Anschließend wird das of 16S rRNA of E. coli is done el- be measured. Captures for licher Nähe zum Transducer Substrat p-Aminophenylbuty- ectro-chemically inside of a bio- other germs don’t react to the immobilisiert sind. Der Trans- rat hinzugefügt, welches durch chip jointly developed by the specifically developed capture ducer wandelt dabei bio- das Reporterenzym EST2 in cooperation partners at the Uni- ODN for E. coli. molekulare Erkennungsreak- das redox-aktive p-Aminophe- versity of Bayreuth. During the tionen in messbare Signale um nol umgewandelt wird. Hier- project, the biochemical para- Sensitivity (vgl. Abb.1). durch entsteht ein Strom an meters of the biochip were opti- The sensitivity of biochip de- Die Kernidee des gemein- der Goldelektrode, der gemes- mized in order to detect E. coli tection was examined by me- sam zwischen dem Max-Rub- sen wird. Fänger für andere and conduct the pre-analytical ans of a pure culture of E. coli ner-Institut in Kulmbach und Keime reagieren nicht mit der steps of RNA-isolation in a com- and RNA dilution (image 3). To der Universität Bayreuth spezifischen, für E. coli ausge- plex food matrix and combine this end an E. coli culture was durchgeführten Projektes AiF wählten Fänger-ODN. these steps in a functional detec- decimally diluted during the 230 ZN basiert auf dem direk- tion system. exponential growth phase and ten Nachweis bestimmter ribo- Sensitivität its total RNA isolated after- somaler Ribonukleinsäuren Die Sensitivität der Biochip- Detection wards. An analysis of the RNA (16S rRNA) von Bakterien. Die- Detektion wurde mit E. coli- The electro-chemical detec- in the biochip showed a linear se für die jeweiligen Bakterien Reinkultur und RNA-Verdün- tion method developed in order proportion between the micro- spezifischen Nukleinsäuren nungen untersucht (Abbildung kommen als Bausteine in sehr 3). Hierzu wurde eine E. coli- hoher Anzahl in jeder Zelle vor. Kultur in der exponentiellen DOSTMANN electronic GmbH NA von E. coli erfolgt elektro- dünnt und anschließend die Spezialist für elektronische HandmessgeräteWachstumsphase dezimal ver-Die Detektion der 16S rR- chemisch in einem vom Ko- Gesamt-RNA isoliert. Die Ana- operationspartner an der Uni- lyse dieser RNA im Biochip versität Bayreuth entwickel- zeigte ein lineares Verhältnis ten Biochip. Im Projekt wur- zwischen mikrobiologischer E. den die biochemischen Para- coli-Keimzahl und Biochipsig- Ɣ""KT/Vjgtoqogvgt"/82000-4622¨E meter des Biochips auf den E. nal mit einem Detektionslimit Ɣ" Hwpmfcvgpnqiigt coli-Nachweis und die prä- von 500 KbE (Koloniebildene GZ/Oguuigt›vg"" analytischen Schritte der Einheit). Dieses Detektionsli- igo0"CVGZ2.227¨E+±Ɣ" Rt›|kukqpuoguuigt›vg""* RNA-Isolierung aus komple- mit bezieht sich auf die Menge xer Lebensmittelmatrix opti- Gesamt-RNA, die zur Hybridi- Präzisionshandmessgeräte Foto: privat miert und zu einem funktio- sierung im Biochip verwendet Ycnfgpdgtiygi"5d"·"F/;9:99"Ygtvjgko1Tgkejqn|jgko" nellen Nachweissystem zu- wurde. Bezieht man den Vgn0<"2";5"64"1"5"2:";2"· Hcz<"2";5"64"1"5"2:";6 sammengeführt. Schritt der RNA-Isolierung ein, info@dostmann-electronic.de · www.dostmann-electronic.de 5/2012 53


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