Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
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EDC WFD project to deliver reliable measurements of estrogens for better monitoring surveys and risk assessments.
Collaboration between National Metrology Institutes and advanced research institutes from 6 European countries A Balance of expertise: development and certification of RM, proficiency tests / interlaboratory comparison design, method development and validation, standardisation A 3 years project: September 2019- August 2022
Strong engagement with stakeholders (Advisory Group)
Herein, we present liquid and gas chromatographic methods coupled to (high-resolution) mass spectrometry for the analysis of warfarin’s transformation products.
Methodologies such as UV-irradiation, ozonation, and chlorination were utilised to simulate technical water treatment. Resulting compounds were elucidated and examined by numerous analytical methods. Moreover, the oxidative phase I metabolism was mimicked by an electrochemical flow cell to synthesise and confirm major metabolites. The further aim is the toxicological assessment of all substances formed, as well as, the quantification of warfarin and its TPs under environmentally relevant conditions employing the introduced methods.
Wir berichten hier über die Entwicklung plattenbasierter Magnetpartikel-Immunoassays für die Bestimmung des Breitbandantibiotikums Amoxicillin und des nicht-steroidalen Antirheumatikums Diclofenac im Trinkwasser. Für die beiden Analyten wurden unterschiedliche Ansätze entwickelt, mit partikelgebundenen Antikörpern für AMX und Analyt-gekoppelten Partikeln für DCF, die die simultane Detektion beider Kontaminanten im nanomolaren Konzentrationsbereich erlauben.
Immunanalytische Bestimmung von β-Lactam-Antibiotika und deren Hydrolyseprodukten im Trinkwasser
(2020)
Die speziellen Herausforderungen der immunanalytischen Bestimmung von β-Lactam-Antibiotika in (Trink-)Wasserproben werden anhand eines neu entwickelten ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) für das Breitbandantibiotikum Amoxicillin diskutiert. Es konnte gezeigt werden, dass die Hydrolyse des Analyten einen positiven Einfluss auf die Erkennung durch den Antikörper hat. Das entsprechende Hydrolyseprodukt, zu dem der Antikörper folglich eine höhere Affinität aufweist, wurde identifiziert und ein entsprechendes Verhalten wurde auch für andere β-Lactam-Antibiotika aus der Gruppe der Penicilline beobachtet. Eine Strategie für die Analyse von Wasserproben hinsichtlich Kontamination mit den hier betrachteten β-Lactamen und deren Hydrolyseprodukten wurde ausgearbeitet.
Mycotoxins are toxic secondary metabolites produced by filamentous fungi. The contamination of mycotoxins in food and feed products has been recognized to be an important safety issue for human and animal health. In the context of food safety, medical herbs nowadays are also considered as potential source of mycotoxins. Considering that mycotoxins are generally stable compounds and could not be destroyed completely during food-processing operations, prevention of contamination is identified as main issue.
Currently, biochemical, and immunochemical methods based on the use of antibodies as a specific recognition bioreagents are increasingly found to be applied in screening. Along with good common enzyme linked immunosorbent assay (ELISA), more and more widely used method is fluorescence polarization immunoassay (FPIA). These methods help to monitor of many toxic substances in large number of samples and carried out quickly, easily, cheaply, and give good results in quantifying the one or more substances. That is why the use of immunochemical methods of analysis, such as ELISA and FPIA, is the most promising for solving this problem.
Thus, the aim of our work is to optimize the determination of mycotoxins by ELISA and FPIA in medical herbs. We selected antibodies and a tracer for the FPIA, then we constructed obtained a calibration curve and determined the sensitivity of this method for the samples in aqueous media. Then, the optimal sample preparation was elaborated: for spiked nuts samples were selected and prepared and a calibration curve was obtained with respect to the matrix effect. After that, the analysis of spiked nuts samples was performed by ELISA and FPIA and the sensitivity of both methods was compared.
Gegenstand der vorzustellenden Arbeiten ist die Prüfung der Umwelt-beständigkeit und -verträglichkeit von Materialien und Produkten hinsichtlich der Emission von potenziellen Schadstoffen in die Umwelt. Hierzu werden chemisch-physikalische Einflüsse (Bewitterung) und mikrobielle Beanspruchungen an Modellmaterialien evaluiert. So werden die Freisetzungsraten von Schadstoffen in Abhängigkeit der Beanspruchung beschrieben. Als Modellmaterialien kommen die Polymere Polystyrol (PS) und Polypropylen (PP) zum Einsatz. Synergistische Effekte der Bewitterungsparameter und der mikrobiologischen Beanspruchung sollen dabei ebenso betrachtet werden, wie die gezielte Alterung. Auch findet eine Beschreibung des Verhaltens der ausgetragenen Schadstoffe (polybromierte Flammschutzmittel) in den Umweltkompartimenten Boden oder Wasser statt. Hier sind mit Hilfe der zu entwickelnden Screening- und non-Target-Analyseverfahren die Transformation und der Metabolismus durch Mikroorganismen zu beschreiben. Aus den Ergebnissen sollen Korrelationen zwischen den künstlichen Alterungsverfahren und realen Szenarien abgeleitet werden.
Warfarin als ein Vertreter der NSO-Hetereozyklen, ist seit den 1950er Jahren einer der bekanntesten Gerinnungshemmer. Beim Menschen wird es bis heute zur Vorbeugung von Thrombose und der Behandlung von Vorhofflimmern und Arrhythmie eingesetzt. Doch schon einige Jahre vor der FDA Zulassung als Medikament wurde es zur Bekämpfung von Nagetieren eingesetzt. Bis heute wurde es nur teilweise durch weitaus wirksamere antikoagulante Rodentizide (ARs) der zweiten Generation, sogenannte Superwarfarine, ersetzt. In der Fachliteratur finden sich zahlreiche Beispiele für sekundäre und tertiäre Vergiftung mit ARs bei Wildtieren und anderen Nichtzieltieren. Bisher ist relativ wenig über die Bioakkumulation, Persistenz und Toxizität von ARs und deren Transformationsprodukten (TPs) in der terrestrischen und aquatischen Umwelt, sowie der Nahrungskette bekannt.
Um Einblicke in mögliche Transformations- und Abbauprozesse von Warfarin zu erhalten und um Umwelteinflüsse zu simulieren, wurde es in einer elektrochemischen Reaktorzelle oxidativ umgesetzt und mittels Massenspektrometrie analysiert. Hinsichtlich der Wasseraufbereitung in Kläranlagen wurden technisch relevante Simulationsverfahren wie Chlorung, UV-Bestrahlung und Ozonung angewendet um potentielle Eliminierungswege aufzuklären. Gebildete Transformationsprodukte wurden daher mittels unterschiedlicher chromatografischer Verfahren getrennt, massenspektrometrisch analysiert und verglichen.
Separation and detection of antioxidants using a graphene based electrochemical sensor platform
(2019)
CVD-Graphene is ideally suited as an active element for electrical and electrochemical sensing platforms, since it provides for high sensitivity and low detection limit. Electrochemical sensors provide a simple way to measure analytes in fluids with high sensitivity without the need for complex instrumentation. Due to These aspects, graphene sensors are interesting for a wide range of applications in bio analytics. Antioxidants are natural or synthetic compounds, which inhibit oxidation processes and hence often find use as preservatives.
It has been suggested that the long-term consumption of diets rich in antioxidants is associated with a lower risk of developing diseases linked to oxidative stress. Gallic acid and ascorbic acid are representatives of antioxidants. We have developed a graphene-based sensor platform to separate and subsequently detect antioxidants. Graphene exhibits low detection limits for ascorbic acid and polyphenols. In this study, the sensing of gallic acid and ascorbic acid on bare CVD graphene in various solvents was investigated by Square Wave Voltammetry. Furthermore, the separation and detection of the bioanalytes by deploying different membranes were evaluated.
Background. Aflatoxin B1 (AFB1) is a toxic low-molecular-weight secondary fungal metabolite produced mainly by Aspergillus flavus and Aspergillus parasiticus not only at pre-harvest time but also at post-harvest stages including storage. AFB1 was classified as a Group I carcinogen by the World Health Organization for Research on Cancer in 1993. AFB1 is able to naturally contaminate medicinal plants and therefore causing serious health issues for humans consuming the related medicine. This study aimed to develop an efficient fluorescence polarization immunoassay (FPIA) and for the first time a rapid (5-10 min), low-cost, and simple membrane-based flow-through immunoassay (MBA) for determination of AFB1 in medical herbs based on a monoclonal antibody.
Methods. Two different techniques for AFB1detection in medical herbs (Herba Orígani vulgáris, Folia Urticae, Fructus Rubi idaei) were developed and compared, namely an easy-to-use semi-quantitative flow-through membrane-based enzyme immunoassay (MBA), and a homogeneous method which needs no separation or washing steps (assay time 10 min), a quantitative fluorescence polarization immunoassay (FPIA).
Results. A cut-off level of the developed MBA can vary wide from 0.8 ppb to 1 ppb. The FPIA method showed a linear working range of 8.6 ppb to 64 ppb, IC50 of FPIA is 24 ppb. The results were in good correlation with the ELISA results (IC50 = 0.1 ppb). LC–MS/MS was used to confirm the results, too.
Conclusion. MBA can be used for a quick on-site AFB1 detection in medical herbs (Herba Orígani vulgáris (Oríganum vulgáre), Folia Urticae (Urtíca dióica), Fructus Rubi idaei (Rúbus idáeus)), the developed test does not require special equipment and is not time-consuming (5-10min), includes several simple steps and can be performed directly on-site. The major advantages of the developed FPIA are its simplicity and suitability for a rapid screening of a large number of samples.
Gegenstand der vorzustellenden Arbeiten ist die Prüfung der Umwelt-beständigkeit und -verträglichkeit von Materialien und Produkten hinsichtlich der Emission von potenziellen Schadstoffen in die Umwelt. Hierzu werden chemisch-physikalische Einflüsse (Bewitterung) und mikrobielle Beanspruchungen an Modellmaterialien evaluiert. So werden die Freisetzungsraten von Schadstoffen in Abhängigkeit der Beanspruchung beschrieben. Als Modellmaterialien kommen die Polymere Polystyrol (PS) und Polypropylen (PP) zum Einsatz. Synergistische Effekte der Bewitterungsparameter und der mikrobiologischen Beanspruchung sollen dabei ebenso betrachtet werden, wie die gezielte Alterung. Auch findet eine Beschreibung des Verhaltens der ausgetragenen Schadstoffe in den Umweltkompartimenten Boden oder Wasser statt. Hier sind mit Hilfe der zu entwickelnden Screening- und non-Target-Analyseverfahren die Transformation und der Metabolismus durch Mikroorganismen zu beschreiben. Aus den Ergebnissen sollen Korrelationen zwischen den künstlichen Alterungsverfahren und realen Szenarien abgeleitet werden.