Projekt BioDetector – Schnelltest für biologische Kontaminationen in Treibstoffen

10.05.2018

• Gegenstand
• Methodik
• Ziel
• Partner + Förderer

Treibstoffe wie Diesel oder Kerosin können von Mikroorganismen wie Pilzen und Bakterien kontaminiert und abgebaut werden. Wenn Bakterien und Pilze die Leitungen und Filter von Treibstofftanks verstopfen, kann dies zum Ausfall von Motoren und Triebwerken führen. Schnelle und zuverlässige Verfahren zum Nachweis von Mikroorganismen in Kerosin und Diesel, die vor Ort, z.B. direkt am Flugzeug eingesetzt werden können, sind bisher nicht vorhanden. Das Projekt BioDetektor wird einen Schnelltest entwickeln.

Die Mikroorganismen im Treibstoff werden anhand ihrer DNA nachgewiesen. Der Nachweis erfolgt durch eine isothermische Amplifikation von DNA, die auch bei Temperaturschwankungen zuverlässig DNA vervielfältigt. Das Verfahren von Probenvorbereitung und Amplifikation wird miniaturisiert, in einer Systemlösung zusammengebracht und mit einem Detektionsmodul kombiniert. Das geplante Detektionsgerät wird mobil und einfach zu bedienen sein und auch unter extremen Bedingungen zuverlässig Ergebnisse liefern.

Es soll ein integriertes Detektionssystem für einen DNA-basierten Nachweis von biologischen Kontaminationen in Treibstoffen mit minimalem Benutzeraufwand entwickelt werden. Das neue Verfahren ist gekennzeichnet durch eine integrierte Systemlösung, Erfassung mit minimaler Probenvorbereitung und sehr geringem Aufwand, eine zeitnahe Erkennung am Ort der Probenahme, z.B. am Flughafen, sowie die gleichzeitige Detektion von mehreren Organismen.

Kooperationspartner der BAM

M2 Automation
Fraunhofer Institut IZI-BB

Förderung
Dieses Projekt wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und des Landes Berlin gefördert.
Förderprogramm: Pro FIT Nr. 10163726

BioDetector – Mobiles Detektionssystem für den schnellen Nachweis biologischer Kontamination in Treibstoffen vor Ort

Biologische Kontamination von Treibstoffen ist ein wichtiges Thema in allen Bereichen, bei denen große Mengen an Treibstoffen benötigt oder über einen längeren Zeitraum gelagert werden, z.B. im Transportwesen (Lasten- und Personentransport, Luftfahrt) aber auch im Freizeitbereich (Bootsmotoren) und in der Landwirtschaft (Traktoren und Dieseltanks). Die Gefahr von verstopften Leitungen durch Bakterien oder Pilze ist sehr groß und führt zum Ausfall von Motoren und Turbinen. Es sind zahlreiche verschiedene Bakterien, Hefen und Pilze bekannt, die zu Kontaminationen und Abbau von Treibstoffen führen können.

Aus diesem Grund müssen Treibstoffgebinde regelmäßigen Prüfungen unterzogen werden. Kontaminationen müssen frühzeitig erkannt werden, um potentiellen Schaden abzuwenden. Die gängigen Nachweismethoden sind jedoch nicht spezifisch genug, erfassen nicht alle vorhandenen Organismen, sind zu langwierig oder können nicht vor Ort eingesetzt werden. Das BioDetector-Projekt hat sich zur Aufgabe gestellt, ein robustes mobiles Detektionssystem zu entwickeln, das Mikroorgansimen in Treibstoffen vor Ort innerhalb von 30 Minuten quantitativ nachweist.

Methoden

Der Nachweis der Kontamination erfolgt durch die Analyse der DNA. Im Rahmen des Projekts sollen die einzelnen Schritte von der Probenentnahme über die DNA-Isolierung und -Amplifikation bis zur Analyse und Auswertung und deren Integration in ein geschlossenes System auf einander abgestimmt und optimiert werden. BioDetector kombiniert Sensitivität und Geschwindigkeit für einen Assay vor Ort (Schnelltest) und erfasst das notwendige breite Spektrum an möglicherweise vorkommenden kritischen kontaminierenden Organismen. Im Gegensatz zu den bisher in der Praxis üblichen Nachweismethoden ist das neue Verfahren, welches von den BioDetector-Partnern entwickelt wird, schneller, sensitiver und erfasst das gesamte Spektrum an möglichen im Treibstoff vorkommenden biologischen Kontaminationen.

Der Nachweis wird als integrierter Prozess entwickelt, der nach erfolgreicher Validierung in ein automatisiertes Schnelltest-System für den Einsatz vor Ort überführt werden soll. Das System soll mit einem minimalen Aufwand bedienbar sein, um Fehler in der Handhabung und Bedienung weitestgehend auszuschließen. Der eigentliche Nachweis der mikrobiellen DNA in Treibstoffen erfolgt durch Vervielfältigung von DNA. Die Vervielfältigung der DNA basiert auf dem Verfahren der isothermischen Amplifikation, einem Verfahren, das der klassischen Polymerase-Kettenreaktion (PCR) gleicht, aber bei konstanten niedrigen Temperaturen erfolgt und im Vergleich zur PCR robuster und schneller DNA nachweist.

Förderung

Das Projekt BioDetector wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und des Landes Berlin gefördert.