Mini-Labor mit Saugkraft

Dienstag, 30. Januar 2007, 16:01 • Rubrik Chemie, Technik.

Ein kleines Laborsystem für den Einmalgebrauch haben amerikanische Chemiker entwickelt. Auf Filterpapier basierend, kommt das Wegwerf-Labor ohne teure Pumpen und Ventile aus. Stattdessen saugt es sich von selbst mit der zu untersuchenden Lösung voll und zeigt die Messresultate ein Form einer schlichten Verfärbung an.

“Dieses Nachweissystem ist klein, problemlos entsorgbar, leicht anwendbar (und tragbar) und benötigt keinerlei zusätzliche Gerätschaften, Reagenzien oder Stromquellen”, schreiben die Forscher um George Whitesides von der Harvard University im Fachblatt “Angewandte Chemie”. Daher sei es besonders für den Feldeinsatz fernab eines Labors und speziell in Entwicklungsländern geeignet.

Zur Herstellung ihres Mini-Labors tunken Whitesides und Kollegen saugfähiges Chromatographie-Papier in einen Fotolack. Dann legen sie auf das Papier eine Art Schablone, die die Umrisse eines dreiblättrigen Kleeblatts samt Stängel zeigt. Beim Bestrahlen mit ultraviolettem Licht verbinden sich die Fotolack-Moleküle lediglich unter dem Kleeblatt-Umriss zu einem wasserabweisenden Polymer. Zu guter Letzt träufeln die Forscher Nachweisreagenzien für Zucker und Eiweiß in zwei der drei “Blättchen” und lassen das Papier an der Luft trocknen.

Für den Nachweis von Eiweiß kommt Bromphenolblau zum Einsatz. Die Verbindung reagiert mit Proteinen und verfärbt sich dabei von gelb nach blau. Den Zuckernachweis bewerkstelligt eine Lösung von Glucoseoxidase, Meerrettichperoxidase und Kaliumiodid. Das erste Enzym oxidiert Glucose (Traubenzucker) und erzeugt dabei Wasserstoffperoxyd. Katalysiert von der Peroxidase, oxidiert dieses wiederum das farblose Iodid zu tiefbraunem Iod.

Geben die Forscher einen Tropfen künstlichen Urins auf den “Stängel”, wird die Flüssigkeit bis in die Blättchen gesaugt. Enthält sie Protein oder Glucose, zeigt sich dort der entsprechende Farbumschlag. In puncto Nachweisempfindlichkeit kann das Papierlabor leicht mit kommerziellen Teststreifen mithalten, berichten Whitesides und seine Gruppe. Auch funktioniert es selbst dann, wenn die Testlösung mit Erdreich, Blütenstaub oder Ruß verunreinigt ist. Die Schmutzpartikel bleiben auf der Papieroberfläche liegen und nur die Flüssigkeit wird durch das Papier an ihren Bestimmungsort gesaugt.

Forschung: Andres W. Martinez, Scott T. Phillips, Manish J. Butte und George M. Whitesides, Department of Chemistry and Chemical Biology, Harvard University, Cambridge

Veröffentlichung Angewandte Chemie, Vol. 119(8), pp 1340-2, DOI 10.1002/ange.200603817

WWW:
Whitesides Research Group
- Science for Developing Economies
Photolithography

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