Immunoassay für Ochratoxin A auf Magnetpartiklen mit elektrochemischer Smartphone-basierter TMB (3,3’,5,5’- Tetramethylbenzidin) Detektion
Quelle: BAM, Abteilung Analytische Chemie; Referenzmaterialien und Abteilung Materialchemie
Die Kontamination von Lebensmitteln mit Mykotoxinen (Schimmelpilzgiften) stellt ein schwerwiegendes Gesundheitsrisiko dar, weshalb die Europäische Kommission Grenzwerte für verschiedene Mykotoxine wie Ochratoxin A (OTA) gesetzlich festlegt. Daher verfügen viele Unternehmen der Lebensmittelindustrie über eigene Labore, um die Mykotoxin-Kontamination zu kontrollieren. Die Kontrollen sind jedoch zeitaufwendig und erfordern geschultes Personal.
Die Antikörper-basierte Nachweismethode ELISA (Enzyme-linked Immunosorbent Assay) mit optischer Detektion des Farbstoffs TMB (3,3’,5,5’-Tetramethylbenzidin) stellt eine gute Grundlage für einen sensitiven Nachweis dar. Geräte zur optischen Detektion sind jedoch oftmals schwer zu miniaturisieren. Elektrochemische Methoden stellen hingegen eine vielversprechende Alternative dar, um den Bedarf an Vor-Ort-Geräten zur Überwachung der Mykotoxine zu decken.
Um einen einfachen Ansatz für die Miniaturisierung des Detektionsschrittes im ELISA bereitzustellen, wurden die Fallstricke der elektrochemischen TMB-Detektion untersucht. Ein stabiles elektrochemisches Signal ist eine wichtige Voraussetzung für zuverlässige analytische Messungen. In den Untersuchungen zeigte sich, dass die TMB-Elektrochemie stark vom pH-Wert und vom eingesetzten Elektrodenmaterial abhängt. Auf Goldelektroden konnte unter stark sauren Bedingungen ein stabiles Signal erreicht werden, während Kohlenstoffelektroden sowie ein leicht saurer pH-Wert keinen zuverlässigen Nachweis von TMB ermöglichen.
Basierend auf diesen Ergebnissen wurde ein Immunoassay für OTA auf magnetischen Mikropartikeln mit elektrochemischer Detektion entwickelt. Die Messergebnisse, welche mit der entwickelten elektrochemischen Methode erhalten wurden, stimmen gut mit denen einer etablierten optischen Methode überein.
Darüber hinaus wurde Anwendbarkeit des Immunoassays für OTA in Bierproben demonstriert. Hierfür wurde ein handliches Gerät zur elektrochemischen Detektion eingesetzt, welches über Bluetooth mit einem Smartphone verbunden war. Die Bierproben wurden mit OTA versetzt und mithilfe des Immunoassays und elektrochemischer Detektion konnte gezeigt werden, dass der Test Spuren von OTA (0,5 μg L−1) in Bier nachweisen kann. Das entwickelte Detektionssystem ist vielversprechend, um verschiedenste Immunoassays mit portablen Technologien zu verbinden und stellt eine miniaturisierte und kostengünstige Alternative zur herkömmlichen optischen Detektion dar.
Electrochemical Immunomagnetic Ochratoxin A Sensing: Steps Forward in the Application of 3,3’,5,5’- Tetramethylbenzidine in Amperometric Assays
Soraya Höfs, Deniz Hülagü, Francesca Bennet, Peter Carl, Sabine Flemig, Thomas Schmid, J. A. Schenk, Vasile-Dan Hodoroaba, Rudolf J. Schneider
veröffentlicht in ChemElectroChem, Band 8, Heft 13, S. 2597 - 2606, 2021
BAM Abteilung Analytische Chemie; Referenzmaterialien und Abteilung Materialchemie