Ziel war ein Snap Sensitizing-Sensor zur Kontrolle der mikrobiologischen Wasserqualität, z.B. entsprechend Trinkwasserverordnung. Der Sensor besteht aus 6 magnetostriktiven Sensorabschnitten (SA). Die Oberflächen von SA1-5 sind mit jeweils spezifischen Aptameren funktionalisiert, die E. coli, coliforme Keime, Enterokokken, P. aeruginosa und Legionellen binden.

Auf der SA-Oberfläche befinden sich beweglich verankerte Goldmikropartikel (GMP), die mit den jeweiligen Aptameren funktionalisiert sind. Die Bindung der Keime erfolgt durch einen Snap Sensitizing-Mechanismus: es wird ein Komplex aus GMP und Keim inelastisch auf der SA-Oberfläche gebunden.

Dies führt zu einer starken Verschiebung der Resonanzfrequenz der magnetostriktiven SA, die einfach gemessen werden kann. Daher wird mit einem magneto-striktiven SA erstmals eine einzelne Zelle detektierbar.

Die Bestimmung der Gesamt-keimzahl auf SA 6 erfolgt aufgrund der geringen notwendigen Nachweisempfindlichkeit ohne Snap Sensitizing-Mechanismus. Der Sensor ist thermisch mindestens hundertmal regenerierbar und kann als Bypass in das wasserführende System integriert werden.

Zur Bindung der jeweiligen Zielmikroorganismen konnten Aptamere mit Spezifität gegenüber E. coli oder Legionellen identifiziert werden. Ebenso konnte ein Aptamer zur Bindung phylogenetisch unterschiedlicher Bakterien („Gesamtkeime“) identifiziert und charakterisiert werden.

Die Aptamerbindung an Bakterien war in unterschiedlichen Wasserqualitäten nicht beeinträchtigt. Die Aptamerbindung an Zellen konnte durch die Erhöhung der Temperatur reversibel aufgehoben werden, wodurch eine Regenerierbarkeit der SA gegeben war.

Die Immobilisierung von Aptameren auf vergoldeten Sensoroberflächen konnte erfolgreich demonstriert werden, sodass prinzipiell Sensorabschnitte zur Bindung von E. coli und Legionellen oder der Bindung aller Keime generiert werden können.

Durch Messung der Resonanzfrequenz der magnetostriktiven Sensorabschnitte unter Einsatz eines einfachen Netzwerkanalysators war es möglich, sehr geringe Massenänderungen auf Sensorabschnitten, die im wasserführenden System eingebaut werden können, kontaktfrei zu bestimmen.

Der Forschungsbericht ist auf Anfrage bei FRT erhältlich.