Neuer optischer Sensor für die Überwachung von Wasser und Nahrungsmitteln

BMBF-Verbundprojekt „PlasmoSens“ erforscht kompakten plasmonischen Sensor für die Vor-Ort-Analytik von Schadstoffen.

Vor-Ort-Nachweis komplexer organischer Schadstoffe mit plasmonischen Sensoren © tenedos, Fotolia

20.11.15

BMBF-Verbundprojekt „PlasmoSens“ / Technische Universität Dresden, Institut für Angewandte Physik, Photophysik (iapp)

Trotz hoher qualitativer Standards im europäischen Raum gerät die Schadstoffbelastung von Lebensmitteln und Gewässern immer wieder in die öffentliche Kritik. Insbesondere der Einsatz von Pestiziden und Antibiotika stellt eine ernstzunehmende Gefährdung für Menschen, sowie Tiere und Umwelt dar. Besondere Aufmerksamkeit haben in diesem Zusammenhang z.B. Meldungen über antibiotikaresistente Keime in Lebensmitteln in den Medien erregt. Eine Begrenzung des Risikos können hierbei effiziente Kontrollen bieten.

Bisher eingesetzte analytische Verfahren zur Überwachung von Lebensmitteln und Gewässern bedürfen in der Regel jedoch einer aufwändigen Probennahme vor Ort, Transport, sowie Probenaufbereitung und Analyse im Labor. Demgegenüber vermeiden Verfahren, die auf einer Vor-Ort-Analyse basieren diese teuren und fehleranfälligen Prozessschritte.

In dem kürzlich gestarteten Verbundprojekt „PlasmoSens“ wird nun ein kompakter, modularer optischer Sensor erforscht, der eine hoch-sensitive und markierungsfreie Detektion vor Ort und mit kurzer Analysedauer zum Nachweis von Pestiziden und Antibiotika ermöglichen soll.

Die physikalische Grundlage bildet die optische Antwort plasmonisch aktiver, nano-skaliger Strukturen, d.h. die kollektive Anregung von Elektronen in Metall-Nano-Antennen unter Lichteinfall. Diese Antennen-Strukturen können derart modifiziert werden, dass eine hohe Empfindlichkeit ihres elektromagnetischen Spektrums gegenüber der Anwesenheit von charakteristischen Schadstoff-Molekülen erreicht wird. Durch die Realisierung einer kompakten optischen Auslese-Einheit in Kombination mit einer mikrofluidischen Plattform soll der Sensor den hohen Anforderungen der Vor-Ort-Analytik entsprechen.

Die Evaluierung des Sensors erfolgt innerhalb des Projektes in zwei Richtungen: einerseits sollen in Zusammenarbeit mit einem Lebensmittellabor und einem Unternehmen der fleischverarbeitenden Industrie Pestizide bzw. Antibiotika in Fleischproben nachgewiesen werden. Für die kontinuierliche Zustandsüberwachung von Gewässern hingegen wird andererseits der PlasmoSens-Sensor in eine Analyseplattform integriert, die solche Langzeit-Tests auch im Meer bzw. in Flüssen unter unwirtlichen Bedingungen erlaubt.

Das Verbundprojekt „PlasmoSens“ ist Anfang Oktober 2015 gestartet und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Initiative „Vor-Ort-Analytik mit photonischen Verfahren für den Einsatz in den Lebenswissenschaften“ bis Ende September 2018 mit rund 1,14 Million Euro gefördert.

An dem Projekt beteilig ist das Institut für Angewandte Physik der TU Dresden (Projektleitung), das Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP) in Dresden, die Firma IfU Diagnostic Systems GmbH in Lichtenau, sowie zwei mittelständische Unternehmen in Jena – die microfluidic ChipShop GmbH und die -4H-JENA engineering GmbH.

Kontakt

Prof. Dr. Lukas M. Eng
Technische Universität Dresden
Institut für Angewandte Physik
Telefon +49 351463-33427
mailto:lukas.eng@iapp.de

Weitere Informationen

Download Steckbrief BMBF-Verbundprojekt PlasmoSens (PDF)

 

 

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