01.11.2022
Visualisierung des Biofilm pH-Werts mit einem Mikroskop

Visualisierung des Biofilm pH-Werts mit einem Mikroskop

Quelle: BAM

Biofilme auf Oberflächen sind bekannte Risikofaktoren im Gesundheitssektor und werden mit Schädigungen an Materialien oder Funktionsminderung technischer Einrichtungen, insbesondere durch mikrobiell beeinflusste Korrosion, in Verbindung gebracht. Besonders relevant für Korrosionsprozesse ist der pH-Wert in Biofilmen. Die meisten konventionellen Techniken sind jedoch nicht für minimalinvasive pH-Messungen an lebenden Biofilmen oder die online in situ Bestimmung des pH-Wertes geeignet.

In dieser Studie wird ein fluoreszenter Nanosensor für ratiometrische Messungen des pH-Werts in Biofilmen im Bereich von pH 4,5-9,5 mittels Fluoreszenzmethoden wie der konfokalen Laser-Scanning-Mikroskopie vorgestellt. Der Nanosensor besteht aus biokompatiblen Polystyrol-Nanopartikeln, die mit dem pH-inerten Farbstoff Nilrot beladen sind und an ihrer Oberfläche mit einem pH-reaktiven Fluorescein-Farbstoff funktionalisiert wurden. Die Funktionsfähigkeit des Nanosensors wurde durch die fluorometrische Überwachung der pH-Wert Änderung in E. coli-Biofilmen nach Zugabe von Glukose validiert. Dabei konnte eine temperaturabhängige Abnahme des pH-Wertes, verursacht durch den säurebildenden Glukosestoffwechsel von E. coli, über einen Zeitraum von 4 Stunden durch Fluoreszenzmessungen dokumentiert werden. Diese Studien zeigen die Anwendbarkeit dieses Nanosensors zur Charakterisierung der chemischen Mikroumgebung in Biofilmen mit Fluoreszenzmethoden.

Monitoring and imaging pH in biofilms utilizing a fluorescent polymeric nanosensor
Ch. Kromer, K. Schwibbert, A. K. Gadicherla, D. Thiele, Nithiya Nirmalananthan-Budau, P. Laux, Ute Resch-Genger, A. Luch, H. R. Tschiche
erschienen in Scientific Reports, Band 1, Aufsatznr. 9823, Seiten 1-10, 2022
BAM Fachbereich Biophotonik