Fisch und Meeresfrüchte vor Meeresverschmutzung schützen
Chemische Verunreinigungen der Küstenregionen Europas, die mehr als 40 % des BSP der EU ausmachen, stellen für unsere Umwelt, unsere Gesundheit (über die Nahrungskette) und damit in Verbindung stehende Industriezweige wie die Fischerei eine enorme Bedrohung dar. Die Sicherheit von Fisch und Meeresfrüchten ist von der Qualität des Meereswassers abhängig. Da die überwiegende Mehrheit der Aquakulturstandorte in den Küstengebieten liegt, sind sie besonders anfällig gegenüber Schadstoffen, die aus menschengemachten oder natürlichen Quellen sowie durch Biotoxine aus schädlichen Algenblüten in die Umwelt freigesetzt werden. Viele dieser Umweltgifte werden von den im Wasser lebenden Organismen aufgenommen und gelangen auf diese Weise in die Nahrungskette, wo sie im Endeffekt die Gesundheit der Verbraucherinnen und Verbraucher beeinträchtigen. Obgleich es sich um ein komplexes Thema handelt, besteht eine Lösung zur Milderung der Auswirkung der Meeresverschmutzung im Einsatz von Frühwarnsystemen, die extreme Empfindlichkeit mit exquisiter Selektivität verbinden können. Das von der EU finanzierte Projekt SEA-ON-A-CHIP hat ein derartiges System entwickelt. Resultat ist eine miniaturisierte, autonome, ferngesteuerte und flexible Immunsensorplattform, die auf einem vollständig integrierten Array aus Mikro-/Nanotelektroden und einem Mikrofluidiksystem in Lab-on-a-Chip-Bauform basiert. In Kombination mit dem elektrochemischen Nachweis bietet das System die Echtzeitanalyse von Meeresgewässern unter Bedingungen mit Mehrfachstressoren. Eine kompakte und autonome Lösung Die SEA-ON-A-CHIP-Vorrichtung ist ein kompakter, autonomer Multianalyse-Immunsensor mit impedimetrischer Transduktion. Ihr elektrochemischer Immunsensor ist in ein automatisiertes Mikrofluidiksystem integriert, das mit einer Kammer zur Probenvorbehandlung in Verbindung steht. In dieser Kammer erfolgt der Reinigungsprozess und die Vorkonzentration der zu messenden Verbindungen unter Einsatz von Immunerkennung. Informationen werden im Folgenden an den Erfassungsschritt gesendet, der im elektrochemischen Lab-on-a-Chip-Immunsensor stattfindet, wobei die Signale an eine Fernleitstelle weitergeleitet werden. Jede Vorrichtung kann acht zeitgleiche Messungen in Duplikaten durchführen. Die Geräte können unter Berücksichtigung ihrer rauen Arbeitsumgebungen für bis zu einem Monat mindestens einmal stündlich eine autonome Echtzeitmessung bereitstellen. Der Endnutzer kann überdies zeitgleich so viele Geräte wie nötig an dieselbe Plattform anschließen, was in einem sehr flexiblen und kostengünstigen System resultiert. „Dank des Einsatzes mikroelektromechanischer Systeme und von Mikroelektroden in flexiblen Polymersubstraten konnten die Herstellungskosten der Vorrichtungen deutlich reduziert werden“, erläutert Projektkoordinatorin Damia Barcelo. Nutzen für die Aquakultur und darüber hinaus Laut Barcelo wurden die zahlreichen Möglichkeiten und Vorteile, die SEA-ON-A-CHIP zu bieten hat, potenzielle Kunden präsentiert, wobei ein erstes Feedback sehr positiv ausfiel. „Das System hat sich für Aquakulturanlagen als vorteilhaft erwiesen, wo es die schnelle Bewertung von acht alltäglichen Umweltgiften aus fünf Verbindungsgruppen, welche den Aquakulturbetrieb beeinträchtigen, und den von der Industrie produzierten Verunreinigungen ermöglicht, die sich negativ auf die Umwelt und die Gesundheit des Menschen auswirken“, sagt Barcelo. Im Weiteren erklärt sie, dass „das SEA-ON-A-CHIP-System problemlos an andere Zielverbindungen und Situationen wie etwa die Analyse der Kontamination in Küstengewässern anpassbar ist, auch wenn es für den Aquakultursektor entwickelt worden ist.“
Schlüsselbegriffe
SEA-ON-A-CHIP, Aquakultur, Meeresverschmutzung, Küstenverschmutzung, autonome Messung, Lebensmittelversorgungskette, Nahrungskette, Lebensmittelherstellungskette
