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Biochemische Synchronbestimmung von hygienerelevanten Mikroorganismen und Gesamtkeimzahl auf Oberflächen

IGF 18467 N

In hygienisch anspruchsvollen Bereichen sind Hygiene-Qualitätsmanagement-Systeme (QM) von großer Bedeutung, da die hygienischen Anforderungen stetig steigen. Zur Überprüfung der Qualität der in den QM-Systemen festgelegten Reinigungs- und Desinfektionsmaßnahmen werden routinemäßig stichprobenartige Endproduktkontrollen vorgenommen. Derzeit werden Abklatschplatten zur Beprobung der Oberflächen verwendet, die von externen mikrobiologischen Fachlaboratorien inkubiert und ausgewertet werden müssen. Dies erfordert einen Zeitraum von mindestens 3 Tagen (Bestimmung von Gesamtkeimzahl und hygienerelevanten Mikroorganismen) und führt zu hohen Kosten. Deshalb besteht ein großer Bedarf nach innovativen Verfahren, die zeitnah eine Bestimmung hygienerelevanter Mikroorganismen sowie der Gesamtkeimzahl auf Oberflächen im Rahmen einer Eigenkontrolle ermöglichen.

Ziel des Projektes war die Entwicklung eines Verfahrens zur Beprobung von Oberflächen auf der Basis von Lektin-funktionalisierten thermosensitiven Polymerbürsten und anschließenden Visualisierung der gebundenen Mikroorganismen mit Lektin-funktionalisierten (Bestimmung der Gesamtkeimzahl) und Antikörper-funktionalisierten (Bestimmung hygienerelevanter Mikroorganismen) Quantum Dots. Als Grundlage für die Entwicklung der biochemischen Synchronbestimmung diente die Auswahl geeigneter Lektine. Die Lektine Concanavalin A (ConA) und Wheat germ agglutinin (WGA) zeigten die besten Bindungsaffinitäten gegenüber den untersuchten Mikroorganismen.

Als Trägermaterial für die thermosensitiven Polymerbürsten wurde ein kommerziell erhältliches Polysiloxan ausgewählt. Durch sukzessive Modifikation des Polysiloxans mit Aminogruppen, Funktionalisierung mit Initiatormolekülen und abschließende radikalische Copolymerisation mit Acrylat-Monomeren wurden oberflächengebundene Polymerketten (Polymerbürsten) generiert, die eine Schalttemperatur (LCST, Lower Critical Solution Temperature) von ca. 32 °C aufwiesen.

Die Kettenenden der Polymerketten wurden mit den Lektinen ConA und WGA funktionalisiert. Die Visualisierung der Mikroorganismen auf dem neu entwickelten Bepobungssystem erfolgte mittels Lektin- und Antikörper-funktionalisierten Quantum Dots. Dazu wurde ein zweistufiges Färbeverfahren entwickelt, bei dem im ersten Schritt die Antikörper-funktionalisierten und im zweiten Schritt die ConA- bzw. WGA-funktionalisierten Quantum Dots eingesetzt wurden.

Im Rahmen von Praxisuntersuchungen von desinfizierten und nicht desinfizierten Oberflächen wurde gezeigt, dass unter Verwendung von Abklatschplatten und dem neu entwickelten Beprobungssystem die gleichen Ergebnisse erhalten wurden. Somit ist es möglich, durch die neu entwickelte biochemische Synchronbestimmung sowohl die Gesamtkeimzahl als auch hygienerelevante Mikroorganismen innerhalb von 3 Stunden auf demselben Probenträger zu bestimmen.

Der For­schungs­be­richt ist auf An­fra­ge bei der FRT er­hält­lich.

Das IGF-Pro­jekt 18467 N der For­schungs­ver­ei­ni­gun­gen Eu­ro­päi­sche For­schungs­ge­mein­schaft Rei­ni­gungs- und Hy­gie­ne­tech­no­lo­gie e.V., Cam­pus Fich­ten­hain 11, 47807 Kre­feld, wurde über die AiF im Rah­men des Pro­gramms zur För­de­rung der in­dus­tri­el­len Ge­mein­schafts­for­schung und -ent­wick­lung (IGF) vom Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Wirt­schaft und En­er­gie auf­grund eines Be­schlus­ses des Deut­schen Bun­des­ta­ges ge­för­dert.