Antibiotika in unserer Umwelt aufspüren
Antibiotika werden in der Viehwirtschaft zur veterinärmedizinischen Behandlung exzessiv eingesetzt. Ein beträchtlicher Teil dieser Verbindungen wird mit Urin und Kot der behandelten Tiere unverändert wieder ausgeschieden. Dadurch kann auch die Gülle, die oft als Dünger auf die Felder ausgebracht wird, Antibiotika oder Antibiotika-Rückstände enthalten, was ernste Auswirkungen auf die Gesundheit haben kann. Das zunehmende Vorkommen von Antibiotikaresistenz und –hypersensibilität hat auch die öffentlichen Stellen alarmiert. 2006 verbot die EU die Fütterung von Antibiotika und verwandten Arzneimittel an Vieh zur Wachstumsförderung. Um die Gesundheit der Bürger zu sichern, werden empfindliche Überwachungsmethoden für Antibiotika dringend benötigt. Die Wissenschaftler des EU-finanzierten Projekts 'Sol-gel materials synthesis and characterization for optical sensing' (SOLGELSENS) schlugen die Verwendung von optischen Sensoren als Alternative zu chromatografischen Analysemethoden vor. Der Schwerpunkt lag auf der Entwicklung hybrider Schichten aus Siliziumdioxid und Polyelektrolyten (PE) sowie von nanostrukturierten Materialien und Materialien in Nanogröße für den Nachweis von Antibiotika (insbesondere Tetracyclin). Es wurde die Sol-Gel-Technik angewendet, um solche Hybridmaterialien und mit Farbstoffen konjugierte Materialien herzustellen, mit welchen flüchtige organische Verbindungen wie Formaldehyd nachgewiesen werden können. In Bezug auf den Antibiotikanachweis erbrachten PE-Siliziumdioxid-Hybridschichten vielversprechende Ergebnisse für optische Sensoren. Die Immobilisierung von Europiumkomplexen wurde ebenfalls in Betracht gezogen, um Antibiotikarückstände durch lumineszierende Materialien nachzuweisen. Um die Adsorptionskapazität und Resistenz des Sensors zu verbessern, wurden während des organischen Beschichtungsvorganges verschiedenste Tenside verwendet. Durch Cyaninfarbstoffe, die auf die Oberfläche der Siliziumdioxid-Matrix aufgebracht werden, wurde die Nachweissensitivität des Sensors durch Fotolumineszenz weiter verbessert. Um Spuren von Tetracyclin aus wässrigen Lösungen zu extrahieren, wurden funktionalisierte magnetische Eisenoxid-Nanopartikel hergestellt. Diese Methode stellt eine einfache und selektive Vorgehensweise dar, um den Gehalt an Tetracyclin in Lösungen zu überwachen. Insgesamt betrachtet brachte das SOLGELSENS-Projekt wichtige Fachkenntnisse über molekulare Prägetechnik und hybride Siliziummaterialien für die Anwendung bei optischen Sensoren hervor. Die Anwendung der Projekterkenntnisse bei Geräten zum Antibiotikanachweis wird die allgemeine Sicherheit von Nahrung und Wasser verbessern.
Schlüsselbegriffe
Antibiotika, Veterinärmedizin, optischer Sensor, Siliziumdioxid, Polyelektrolyte, Tetracyclin, Sol-Gel, Formaldehyd, Europium, molekulare Prägetechnik