Schnelle Nachweismethode für Glyphosat entwickelt
Quelle: BAM Bildportal
Glyphosat (GPS) ist das weltweit am häufigsten verwendete Herbizid, dessen Einsatz nach der Einführung gentechnisch veränderter Pflanzen mit GPS-Resistenz drastisch zunahm. In den letzten Jahren hat die Besorgnis über die Toxizität von GPS zugenommen, nachdem es von der Internationalen Agentur für Krebsforschung (IARC) als wahrscheinlich krebserregend eingestuft wurde und Berichte über seine ökotoxikologischen Auswirkungen vorliegen. Dies hat zu verstärkten Bemühungen geführt, schnelle, empfindliche und direkte Nachweismethoden zu entwickeln. Da GPS über keine molekulare Untereinheit verfügt, die direkt mit einer empfindlichen spektroskopischen Methode abgefragt werden kann, ist eine vorherige Funktionalisierung des Moleküls für die Analyse mit herkömmlichen chromatographischen Methoden erforderlich, die ressourcenintensiv und schwer zu miniaturisieren ist.
Molekular geprägte Polymere (MIPs) – quervernetzte Polymernetzwerke mit Kavitäten, die selektiv einen Zielanalyten binden - können eine Vielzahl von Molekülen erfassen und anzeigen und somit eine Alternative zu herkömmlichen Methoden zum Nachweis für GPS darstellen, insbesondere für den Einsatz vor Ort. Die Polymerisation von MIPs findet in Gegenwart von funktionellen Monomeren statt, die spezifisch mit dem Zielanalyten interagieren und somit spezifische Bindungskavitäten erzeugen. In dieser Arbeit wurde ein polymerisierbarer fluoreszierender Indikatorfarbstoff, dessen Signal durch GPS in einer konzentrationsabhängigen Weise verstärkt wird, in eine 2-3 nm dünne MIP-Schale eingebaut, die auf die Oberfläche von 270 nm großen Silikat-Partikeln aufgewachsen ist, und in Suspensions-Assays verwendet. Die MIP-Partikel konnten daher direkt für die Analyse von GPS eingesetzt werden, ohne dass GPS vorher derivatisiert werden musste.
Darüber hinaus ermöglicht die dünne MIP-Schale die schnelle Diffusion von GPS in die Bindungskavitäten und somit eine kurze Analysezeit von <5 Minuten. Es wurde eine gute Selektivität für GPS im Vergleich zu anderen häufig verwendeten Herbiziden und strukturell ähnlichen Molekülen erreicht. Die Partikel wurden für den Nachweis von GPS in wässrigen Medien bei mikromolaren Konzentrationen verwendet und können somit in quantitativen Assays für GPS in toxikologisch relevanten Konzentrationen eingesetzt werden. Der Test hat das Potenzial, mittels Mikrofluidik miniaturisiert zu werden, was den Weg für künftige Anwendungen vor Ort durch ungeschultes Personal ebnet.
Schematische Darstellung der Fluoreszenzverstärkung von molekular geprägten Kern-Schale-Partikeln in Anwesenheit von Glyphosat Quelle: BAM, Fachbereich Chemische und optische Sensorik
Fluorescent molecularly imprinted polymer particles for glyphosate detection using phase transfer agents
Martha Kimani, Evgeniia Kislenko, Kornelia Gawlitza & Knut Rurack
erschienen in Scientific Reports, Band 12, Ausgabe 1, Aufsatznummer 14151, Seite 1-15, 2022
BAM Abteilung Analytische Chemie
BAM Fachbereich Chemische und optische Sensorik