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www.laborpraxis.de November 2016 40. Jhg. LP 11

LABORDIAGNOSTIK

Lab-on-a-chip-System füroptimierte Diagnose Seite 22

BIO- & PHARMAANALYTIK

So trennen Sie chiraleSubstanzen richtig Seite 42

UMWELTANALYTIK

Kohlenstoffgehalt sicherbestimmen Seite 52

TRINKWASSERKONTROLLE

Sicher filtrieren fürdie Metallanalytik Seite 26

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Prüfpflichtige Sicherheitseinrichtungen im Labor: Laborabzüge23.11.16 in Syke

Arbeitsmethodik Toxikologie24. - 25.11.16 in Essen

Basic Principles and Design Criteria of Crystallizations in the Chemical Basic Principles and Design Criteria of Crystallizations in the Chemical and life-science Industry30.11. - 01.12.16 in Berlin

Grundlagen und Auslegung von Kristallisationen in der chemischen und pharmazeutischen Industrie01. - 02.12.16 in Berlin

Charakterisierung von Emulsionen05. - 06.12.16 in Essen05. - 06.12.16 in Essen

GHS/CLP Basisseminar: Einstufen und Kennzeichnen mit dem GHS (CLP-Verordnung)06. - 07.12.16 und 15. - 16.02.17 in Essen und 26. - 27.04.17 in Wolfsburg

Führungstraining für Laborleiter: Motivation – schwierige Situationen meistern –Sozialkompetenz verbessern06. - 07.12.16 in Essen

Auffrischungskurs: Fachkunde für die Erstellung von Sicherheitsdatenblättern08. - 09.12.16 in Essen08. - 09.12.16 in Essen

Ausbildung zum Brandschutzbeauftragten12. - 20.12.16 und 16. - 24.01.17 in Essen, 06. - 14.03.17 in München und 20. - 28.03.17 in Essen

Gefahrstoffbeauftragter13. - 14.12.16 und 24. - 25.01.17 in Essen, 06. - 07.04.17 in München und 06. - 07.07.17 in Bingen am Rhein

Vermittlung der Fachkunde für die Erstellung von Vermittlung der Fachkunde für die Erstellung von Sicherheitsdatenblättern17. - 19.01.17 und 03. - 05.05.17 in Essen, 19. - 21.09.17 in Scharbeutz

Prüfpflichtige Sicherheitseinrichtungen im Labor: Laborabzüge01.02.17 in Essen

Prüfpflichtige Sicherheitseinrichtungen im Labor und sonstigen Arbeitsräumen: Sicherheitsschränke02.02.17 in Essen02.02.17 in Essen

Toxikologie und Ökotoxikologie: Aufbauseminar (Schwerpunkt Toxikologie und Ökotoxikologie)07. - 08.02.17 in Essen

Masterkurs für den fortgeschrittenen GC-MS Anwender14. - 15.03.17 in Essen

Grundlagen der Festphasenextraktion (SPE)14.03.17 in Essen14.03.17 in Essen

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LABORPRAXIS November 2016 3

E d i t o r i a l L P 1 1

Zu viel Arbeit auf dem Schreibtisch – bei vielen deutschen Arbeitnehmern einDauerzustand. Auch wenn einige diese Tatsache begrüßen: „Unter Stress binich produktiver“, aktuelle Untersuchungen sagen etwas anderes aus. Stresswirkt sich negativ auf die Arbeitsleistung aus. Eine aktuelle Umfrage der AOKverstärkt diese Problematik noch: Auch deutsche Studenten fühlen sich gestresst. Leistungsdruck, volle Hörsäle oder Zukunftsängste – die Stressfaktorenunter den Studenten sind vielfältig. Ob solche Schwierigkeiten noch ein optimales Studium zulassen? Zumindest sind die Autoren der Studie der Meinung,dass es die Studenten auf den Berufsalltag vorbereitet – kein wirklich tröstlicher Ausblick.

Was uns bewegt...

Mehr als 2,5 Millionen Patienten infizieren sich einer aktuellen Studie Stockholmer Forscher zufolge in Europa jedes Jahr neu mit Krankenhauskeimen. InDeutschland sterben nach Schätzungen des Nationalen Referenzzentrums biszu 15000 Patienten im Jahr an solchen Infektionen. Alarmierende Zahlen.Neue Wirkstoffe sind dringend erforderlich. Wie wichtig dabei aber auch verbesserte Diagnosemöglichkeiten sind, lesen Sie in unserem Interview ab S.18.

D R . I L K A O T T L E B E N , [email protected]

Die Untersuchung von Stoffwechselprozessen – wissenschaftlich Metabolomik– ist derzeit eine immer populärere Forschungsdisziplin. Als gängige Analysenverfahren kommen beispielsweise LC/MS, GC/MS oder NMR zum Einsatz.Erfahren Sie in unserem Webinar am 24. November um 10:00 Uhr, wie dieIonenchromatographie mit gekoppelter Massenspektrometrie bei ionisierbarenMetaboliten ihre Stärke ausspielt (Suchbegriff: „Webinar IC“).

M AT T H I A S B A C K , [email protected]

Wie wichtig die genaueste chemischtoxikologische Charakterisierung einerVerbindung vor ihrem ubiquitären Einsatz in der Umwelt ist, hat uns die Geschichte vielfach gelehrt. Viele persistente organische Verbindungen stellennoch heute – lange nach Regulierung oder Verbot ihres Einsatzes etwa alsFlammschutzmittel oder Insektizid – enorme Umweltprobleme dar. WelchenBeitrag die Analytik heute leisten kann, lesen Sie in unserem Beitrag ab S.56.

D O R I S P O P P , [email protected]

D I P L . C H E M . M A R C P L AT T H A U S , Chefredakteur, [email protected]

„ Werden gestressteStudenten zu gestresstenArbeitnehmern?“

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4 November 2016 LABORPRAXIS

Mithilfe eines Spritzen-vorsatzfilters gelingt es,Trinkwasser-Proben fürdie ICP-MS optimal vor-zubereiten. Seite 26

Lesen Sie, wie die Rheologie zur Analyse von Silikonimplantatenfür Brustprothesen eingesetzt wird. Seite 36

„ Die Digitalisierung führt zueiner digitalen Transformationder Industrie.“D R . M A R K U S W E B E R ,CoCEO und COO Carl Zeiss Microscopy Seite 30

I n h a l t L P 1 1

RUBRIKEN

Editorial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Highlight News digital . . . . . . . . . . . 6

Top 10 www.laborpraxis.de . . . . . . . . 7

Bilder des Monats . . . . . . . . . . . . . . 8

Marktbarometer . . . . . . . . . . . . . . . 12

Wissenschaft & Forschung . . . . . . . . 14

Termine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

Weiterbildung . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

Wirtschaft & Märkte . . . . . . . . . . . . 64

Impressum . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

Vorschau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

Die letzte Seite . . . . . . . . . . . . . . . 66

LABORDIAGNOSTIK

Ohne Umwege zur Diagnose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18Laborautomation gegen resistente Keime

Geschwindigkeit ist Trumpf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20Neue Lösung für das Zentrallabor feierte Europapremiere

So klein und doch so nah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22Patientennahe Labordiagnostik mithilfe mikrofluidischer Systeme

Produktmeldungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

LABORTECHNIK

Trinkwasser mit ICP-MS auf Schwermetalle analysieren . .26Spritzenvorsatzfilter in der Probenvorbereitung

Die Zukunft der Mikroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30Carl Zeiss 200. Geburtstag und ein Blick nach vorn

Güte einer UHPLC-Trennung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32Strategie zum Screenen von UHPLC-Säulen

Schritt für Schritt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36Analytik für individuelle und komfortable Brustprothesen

Produktnews . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39

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In der Zeche Zollverein wurde im September ein neues Analyse-system für die klinische Chemie vorgestellt. Seite 20

BIO- UND PHARMAANALYTIK

Sichere Unterscheidung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42Schnelle Methodenentwicklung zur Trennung chiralerSubstanzen

Produktinformationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46

WASSER- UND UMWELTANALYTIK

Mehr Standard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48Innovative Kalibriertechnik in Laserablation ICP-MS

Die Temperatur entscheidet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52TOC, TIC, EC – Temperaturfraktionierte Kohlenstoff-Phasenanalytik

Unverfälschte Schadstoffanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . .56DDT und ähnliche Verbindungen im Meeresbodennachweisen

Produktneuheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59

Sediment vom Meeresbodenauf Umweltgifte zu unter-suchen, ist eine Heraus-forderung für die Analytik.Lesen Sie, wie es mitder richtigen Extraktions-methode gelingt. Seite 56

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Gestresste StudentenNicht nur Arbeitnehmer stehen un-ter einem permanenten Leistungs-druck. Mittlerweile ist Stress auchbei Studierenden angekommen.Dies ist das Ergebnis einer Studiedes AOK-Bundesverbandes.

Stichwort: Stressiges Studium

STUDIE

Neugier hilft!Es sind die neugierigen Menschen,die eine Idee zum Leben erweckenkönnen – dieser Aussage stimmtenmehr als acht von zehn Arbeitneh-mern zu. Dies ergab die erste glo-bale Neugier-Studie von Merck.

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Gesundheitsmythen?Was ist gesund und was nicht? Vie-le Tipps machen die Runde, abernicht alle halten einer genauerenÜberprüfung stand. Wir haben neunGesundheitsmythen auf den Prüf-stand gestellt.

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CHINESISCHER FÜNFJAHRES-PLAN

Chemiemarkt wächstChina hat sich für die Jahre 2020bis 2025 ambitionierte Ziele ge-setzt. Was die neuen Leitlinien fürden Chemiemarkt bedeuten, habensich die Wirtschaftsexperten vonRoland Berger genauer angesehen.

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Top 10 Artikelauf www.labo

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SHANGHAI RANKING 2015:Top 10 der besten Chemiefakultäten weltweit

VON FETTFREI BIS ÜBERTRAINIERT:Neun Gesundheitsmythen auf dem Prüfstand

SCHWARMDUMMHEIT:Über die Dummheit in Firmen und Chefetagen

GESUNDHEITSRISIKO BEWERTET:Hauptaufnahmequellen für Pyrrolizidinalkaloide

ANGRIFF IST DIE BESTE VERTEIDIGUNG:Fische wehren sich gegen Monsterwurm

TYP-2-DIABETES-RISIKO:Wem nützt der Kaffee?

LABORDIAGNOSTIK:Auf dem Weg in die Zukunft der Labordiagnostik

GENOM-UNTERSUCHUNG:Woher stammen die Aborigines?

SENFÖLE AUS KAPUZINERKRESSE:Antidiabetische Kresse

GEHALTSUMFRAGE CHEMIE-DOKTORANDEN:Fast jeder zehnte Doktorand erhält kein Geld

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B i l d e r d e s M o n a t s L P 1 1

Aromen und Fehlgerüchenauf der Spur

Wenn Düfte das Geheimnis ihrer Zusammensetzung preisgeben oder die Ursachenvon Fehlgerüchen bei Lebensmitteln, Bedarfsgegenständen und Verpackungenergründet werden sollen, braucht es mehr als Instrumente, mit denen sich

Aromen und Geruchsstoffe effizient und sensitiv bestimmen lassen.

▶ ▶▶

1 Gaschromatographie: Die Gas-chromatographie verbunden mitder olfaktorischen Detektion(GC-O) ist das Mittel der Wahl,um Wohl- und Fehlgerüche zubestimmen. Aus der Intensitäts-abschätzung und der Geruchsbe-schreibung wird parallel zumChromatogramm ein Olfakto-gramm erstellt – Basis der spä-teren Auswertung. Um aroma-aktive Komponenten erschnüf-feln und den Geruchseindrucktreffend beschreiben zu können,bedarf es einer gut trainiertenNase und der Option, Spuren-komponenten anzureichern,wenn Substanzen aufgrundniedriger Geruchsschwellen zwareinen Sinneseindruck beim Ope-rator, nicht aber ein Signal imChromatogramm hinterlassen.Nicht zuletzt sollte das Analy-sensystem in der Lage sein, dieKomponenten ohne Verschlep-pung präzise der Nase zu prä-sentieren.

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2 Extraktion: Idealerweise verfügt man bei der Bestimmung von Wohl- und Fehlgerüchen über unterschiedliche Möglichkeiten, aromaaktiveSubstanzen ihrer Art entsprechend effizient und sicher anreichern zu können. Die Stir-Bar-Sorptive-Extraction (SBSE) etwa hat sich bei derAnalyse u.a. von Wasser und Getränken als wertvolles, vielseitiges und einfach zu handhabendes Instrument erwiesen.

B i l d e r d e s M o n a t s L P 1 1

5 Training: Mögen auch die technischen Vorausset-zungen stimmen und alle Fehlaromen und Duft-stoffe sicher aufgetrennt und analysiert sein: AmEnde prägt der Mensch den Verlauf und Ausgangder Analyse maßgeblich durch seine sinnhafte Be-wertung. So wie Messgeräte sich kalibrieren undeinstellen lassen, können sich Anwender in praxis-orientierten Workshops unter Anleitung zu Exper-ten für die GC-O weiterbilden. Die Kombinationaus ausgewogener Technik und gut geschultemPersonal ist der Garant für die erfolgreiche Analy-se und Bestimmung von Wohl- und Fehlgerüchen.

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3 Automation: Bestens geeignet für die Be-stimmung von Geruchsverursachern aus festenoder flüssigen Proben in 20-mL-Headspace-Vi-als oder Gefäßen bis zu einem Liter Volumen:Die dynamische Headspace-Technik (DHS) er-möglicht es, flüchtige Substanzen erschöpfendaus dem Dampfraum über der Probe auf einAdsorbensröhrchen zu überführen. Perfekt undeinfach per Mausklick automatisiert mit demGerstel-Multi-Purpose-Sampler (MPS).

4 Thermodesorption: Wie auch immer dieAromastoffe angereichert wurden; Am An-fang der GC/MS-Analyse steht die automati-sierte Thermodesorption von Adsorbensröhr-chen, SPME-Fasern und Twistern oder die di-rekte Thermoextraktion fester oder flüssigerProben. Wird die Thermal-Desorption-Unit(TDU2) genutzt, ist dank des kurzen Pro-benwegs und dem Ausschluss aktiver Stellengewährleistet, dass die Komponenten desgesamten Flüchtigkeitsbereichs sicher aufdie GC-Säule überführt, sauber getrennt undkorrekt wahrgenommen werden können.

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Z a h l e n & M ä r k t e L P 1 1

Mark tbarometerANALYSEN-, BIO- UND LABORTECHNIK

China bleibt wichtiger MarktChina ist laut Branchenverband Spectaris nach den USA daszweitwichtigste Ausfuhrland für deutsche Hersteller von Ana-lysen-, Bio- und Labortechnik.

DUFT- UND AROMASTOFFE

Natürlichkeit als TrendDer Trend zu mehr Natürlichkeit, einem gesünderen Lebensstilund mehr Transparenz treibt auch den globalen Markt für Duft-und Aromastoffe.

Quelle: Freedonia Group

Quelle: Vfa

ARZNEIMITTEL

Fortschritt bleibt bezahlbar

Quelle: Spectaris

Quelle: The Boston Consulting Group

KAPITALANLAGEN

Investoren bevorzugennachhaltige Unternehmen

Grafik

Grafik

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der Investorenist Nachhaltigkeitvon Unternehmen

wichtigesInvestment-kriterium

>50%der Inves-toren würde

Kapitalanlagen beischlechterNachhaltig-keitsleistungzurückziehen

Globaler Bedarfwächst bis2020 auf

26,3Mrd.$

2015: Exportwertin die Volksrepublik595 Mio. Euro

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Moderate Arznei-mittelausgaben derKrankenkassen in2015 von

34,9 Mrd. Euro(+4,4%)

Therapiedurchbrüchez.B. bei Hepatitis C

kommen beimPatienten an

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10 Mio.Erkrankteweltweit


Z a h l e n & M ä r k t e L P 1 1

Quelle: d.velop

Quelle: DAHW

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Potsdam-Rehbrücke – Ergeb-nisse verschiedener Bevölke-rungsstudien lassen anneh-men: Wer viel Kaffee trinkt,hat ein vermindertes Typ-2-Diabetes-Risiko. Dies giltaber nicht für alle Menschenin gleicher Weise. Denn einTeam um Alexandros Heracli-des, Karina Meidtner und Mat-thias Schulze vom DeutschenInstitut für Ernährungsfor-schung hat Hinweise daraufgefunden, dass winzige Unter-schiede im Erbgut darüber be-stimmen, ob eine Person imHinblick auf das Diabetes-Ri-siko vom Kaffeetrinken profi-tiert oder nicht.

Jena – So wie die Maus gele-gentlich Opfer einer Katzeoder eines Mäusebussardswird, haben auch Bakterienmit den unangenehmen Sei-ten der Nahrungskette zukämpfen. Dass einige Bakteri-en dabei nicht ganz wehrlossind, zeigten jetzt Wissen-schaftler des Leibniz-Institutsfür Naturstoff-Forschung undInfektionsbiologie in Jena.Die Forscher entdeckten eineneue Familie chemischer Ver-bindungen, die Pyreudione.Diese schützen manche Bak-terien vor dem tödlichen An-griff durch räuberische Amö-ben.

Saarbrücken – Dr. AlexanderTitz, Leiter der Gruppe „Che-mische Biologie der Kohlenhy-drate“ des Helmholtz Zen-trums für Infektionsforschungund des Deutschen Zentrumsfür Infektionsforschung er-hält einen mit knapp 1,5 Mio.Euro dotierten ERC StartingGrant. Damit werden die Ar-beiten zur Diagnostik undTherapie hartnäckiger bio-filmbildender Keime, die oftKrankenhausinfektionen her-vorrufen, gefördert. Die Er-gebnisse sollen einen neuenTherapieansatz und die damitzusammenhängenden chroni-schen Infektionen liefern.

WILDPILZE

Wildpilze können radioaktiv belastet seinBerlin – Die Lebensmittelüber-wachungsämter der Bundeslän-der haben Wildpilze auf ihrenGehalt an Blei, Cadmium,Quecksilber, Aluminium, Arsenund Nickel untersucht. So wur-den im Jahr 2013 in allen Pro-ben von frischen und tiefgefro-renen Wildblätter- und Wild-röhrenpilzen sowie von Wild-pilzkonserven erhöhte Queck-silberkonzentrationen ermit-telt. In etwa 60 Prozent derProben lagen die Gehalte überdem gesetzlich festgelegten

Höchstgehalt von 0,01mg/kg.Die Mittelwerte lagen zwischen0,103mg/kg bei Röhrenpilzenund 2,42mg/kg bei getrock-neten Wildpilzen, währendbei anderen LebensmittelnMittelwerte von 0,002 oder0,003mg/kg gefunden wurden.Verbrauchern wird geraten,nicht mehr als 200 bis250Gramm Wildpilze pro Wo-che zu essen. Gegen den gele-gentlichen Verzehr auch größe-rer Mengen beständen dagegenkeine Bedenken. dpo

Die Belastung mit Schwermetal-len ist bei Wildpilzen wie Pfif-ferlingen im Vergleich zu ande-ren Lebensmitteln hoch.

Bild:gemeinfrei

GRIPPE UND LUNGENENTZÜNDUNG

Doppel-Infektion macht Erreger aggressiverBraunschweig – Das Bakteri-um Streptococcus pneumoniae,ein verbreiteter Auslöser vonLungenentzündungen, ist fürGrippe-Patienten noch deutlichgefährlicher als für Gesunde.Nach einer „Doppel-Infektion“mit Grippeviren und Strepto-coccus pneumoniae verläuftdie Erkrankung stets besondersschwer, oft sogar tödlich. Da-bei variieren die Abwehrreakti-onen des Körpers auf das Bak-terium sehr stark, je nach Bak-terien-Stamm werden unter-

schiedliche Immunzellen undBotenstoffe aktiv: Das stelltenWissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Infektionsfor-schung (HZI) in Braunschweigund der Otto-von-GuerickeUniversität (OVGU) Magdeburggemeinsam mit Partnern inSchweden und Berlin bei Ver-suchen mit Mäusen fest. IhreErkenntnisse könnten die Mög-lichkeit eröffnen, Mehrfach-Infektionen dieser Art zukünf-tig zielgerichteter zu behan-deln. dpo

Lungenschnitt nach Ko-Infektiondurch Influenza-A-Viren undPneumokokken. Die Färbungzeigt die ausgeprägte Entzün-dungsreaktion: Die entzündetenAreale sind als dunkle Verfär-bungen zu erkennen.

Bild:HZI

PRIMATENFORSCHUNG

Auswirkung von Stress in der SchwangerschaftGöttingen – Wissenschaftlerdes Deutschen Primatenzen-trums – Leibniz-Institut fürPrimatenforschung (DPZ) undder Universität Göttingen be-obachteten in einer Feldstati-on im nordöstlichen BergwaldThailands Affenmütter wäh-rend ihrer Schwangerschaftund deren Jungen über ihreersten anderthalb Lebensjahre.Die Nachkommen von durchNahrungsknappheit gestress-ten Müttern wuchsen schnellerals ihre Altersgenossen, be-

zahlten dies aber mit einerlangsameren Entwicklung ihrermotorischen Fähigkeiten undwohl auch mit einem ge-schwächten Immunsystem.Dies ist die erste Studie zu denAuswirkungen von vorgeburtli-chem Stress bei einem langle-bigen Säugetier in seinem na-türlichen Lebensraum. Die Er-gebnisse der Studie unterstüt-zen die Theorie, dass gestress-te Mütter ihr Ungeborenes aufeinen alternativen Lebenswegschicken. dpo

Zwei junge Assammakaken imnordöstlichen Bergwald Thai-lands.

Bild:Kittisak

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W i s s e n s c h a f t & F o r s c h u n g L P 1 1


Basel/Schweiz – Vor allem inSüdostasien treten Resisten-zen gegen die Artemisinin-basierte Kombinationsthera-pie auf: Die Standardtherapiegegen Malaria droht damitihre Wirkung zu verlieren. Derneue Malariawirkstoff ACT-451840 ist auch gegen Erregerwirksam, die bereits gegen dieStandardtherapie resistentsind. Das zeigen Studien desSchweizerischen Tropen- undPublic Health-Instituts (SwissTPH).

Bayreuth – Blütenpflanzenlocken Insekten an, die ihreBlüten bestäuben, um dasÜberleben ihrer Art zu si-chern. Eine listige Strategie,um Fliegen als Bestäuber an-zulocken, verfolgt eine imsüdlichen Afrika heimischeFallschirm-Leuchterblume.Was sie sich für die Bestäu-bung ihrer Blüten hat einfal-len lassen, ist ein komplizier-tes Täuschungsmanöver. Die-sen Fall hat Annemarie Hei-duk, Doktorandin an der Uni-versität Bayreuth, aufgedeckt.

Mainz – Die Massenspektro-metrie macht es möglich, eineGewebeprobe in ihrer men-genmäßigen Zusammenset-zung zu bestimmen. Aller-dings liefert bislang unter-schiedliche Analysesoftwareteilweise verschiedene Ergeb-nisse. Ein Team von der UniMainz hat jetzt einen Weg ge-funden, dieses Manko auszu-gleichen. Indem sie unter-schiedliche Analysesoftwareverglichen und modifizierten,haben sie erreicht, dass dieseSoftwarelösungen nahezu ein-heitliche Resultate liefern.

REAKTIONSFORSCHUNG

Wie Lösungsmittelmoleküle kooperierenBochum – Das Lösungsmittelist weit mehr als nur die Um-gebung, in der eine chemischeReaktion stattfindet. Neue Er-kenntnisse zur Rolle von Lö-sungsmittelmolekülen lieferteine aktuelle Studie. Auf denersten Blick scheinbar unbetei-ligte Moleküle aus der Lö-sungsmittelumgebung könnenessenziell für chemische Reak-tionen sein. Das haben Chemi-ker der Ruhr-Universität Bo-chum, der Universität Würz-burg und des Max-Planck-In-

stituts für Kohlenforschung inMülheim an der Ruhr anhandder Ether-Bildung in einem Lö-sungsmittelgemisch gezeigt.Sie klärten die zugrunde lie-genden Mechanismen mit mo-dernsten spektroskopischenund theoretischen Verfahrenauf. Das Fazit: Auch solche Lö-sungsmittelmoleküle, die ander Reaktion nicht direkt teil-nehmen, sind für den Reakti-onsverlauf essenziell und kön-nen die Reaktionspartner maß-geblich beeinflussen. dpo

Mit modernster Laserspektroskopie haben Forscher neue Einblicke gewonnen, wie Lösungsmittelmoleküle chemische Reaktionen beeinflussen können.

Bild:SebastianGo

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RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE

Selbstordnung von Carbenen analysiertMünster – Viele Wissenschaft-ler richten derzeit ihr Interesseauf eine Klasse von Kohlen-stoff-Verbindungen, die für diegezielte Veränderung von Ober-flächen und für die Steuerungkatalytischer Reaktionen wich-tig sind. Über das Verhaltendieser Moleküle, Carbene ge-nannt, ist jedoch wenig be-kannt. Forschern der Universi-tät Münster (WWU) gelang esnun, eine neue und völlig un-erwartete Eigenschaft der Car-bene aufzuklären. Sie zeigten,

wie es diesen Molekülen ge-lingt, sich selbst zu ordnenund stabile Filme zu bilden.Die Wissenschaftler untersuch-ten Carben-Moleküle auf einerGoldoberfläche mithilfe derRastertunnelmikroskopie undkonnten erstmals Carbene mitmolekularer Auflösung abbil-den. Chemiker der Arbeitsgrup-pe von Prof. Dr. Frank Gloriusvom Organisch-Chemischen In-stitut der WWU hatten die Car-bene zuvor hergestellt. „Über-raschend zeigte sich, dass sich

die Carben-Moleküle auf derGoldoberfläche von selbst ord-neten, was eine hohe Beweg-lichkeit voraussetzt“, berichtetProf. Dr. Harald Fuchs vom Phy-sikalischen Institut der WWU,wissenschaftlicher Leiter desCentech. Für die Forscher wardies eine unerwartete Entde-ckung, denn Carbene sind Mo-leküle, die stabile Filme bildenund so die darunterliegendeMetalloberfläche vor äußerenEinflüssen schützen, also z.B.Korrosion verhindern. dpo

NANO-DOSIERUNG

Neue Dosiermethode für ultrakleine TröpfchenOldenburg – Pharmazeutiker,Biotechnologen, Zellbiologenund Gentechniker müssen mitminimalen Flüssigkeitsmengenpräzise arbeiten. Ein Tröpfchenzu viel oder zu wenig kann zuextremen Abweichungen desEndprodukts führen – unterUmständen mit verheerendenNebenwirkungen für den Nut-zer. An der Universität wurdenun ein neues Verfahren zurDosierung der Tröpfchen entwi-ckelt. Der chinesische Wissen-schaftler Dr. Yanzhen Zhang,

der als Alexander-von-Hum-boldt-Stipendiat in der Ar-beitsgruppe für PhysikalischeChemie an der UniversitätOldenburg forscht, hat ein völ-lig neues Verfahren für die Her-stellung möglichst kleinerTropfen entwickelt. Die aktuel-le Ausgabe der renommiertenFachzeitschrift „Nature Com-munications“ stellt das Projektvor. Co-Autor der Studie ist derLeiter der Oldenburger Arbeits-gruppe, der Chemiker Prof. Dr.Gunther Wittstock. dpo

Um möglichst kleine Tropfenherzustellen, werden keinePipetten, sondern in der RegelDüsen eingesetzt. Sie schießendie Tröpfchen mit hohem Druckdurch ein Ventil.

Bild:iStock.com

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Laborautomation gegen resistente Keime

Multiresistente Krankenhauskeime bedrohen das Leben vieler Patienten. Eineschnelle Diagnose erhöht den Handlungsspielraum.

Das Gespräch führte LP-Chefredakteur M A R C P L A T T H A U S

LP: Keime stellen in Krankenhäusern eineextreme Bedrohung für die Patienten dar.Woher kommen sie und wie lässt sich ihreVerbreitung effizient verhindern?PROF. KLAUS HEEG: Zunächst bringt einPatient Keime bereits selbst mit. JederPatient ist mit Keimen besiedelt. Bakte-rien im Allgemeinen stellen in Kranken-häusern eine große Gefahr dar, da auf-grund der Krankenhausbehandlung ofteine Immunsuppression vorliegt, die eineInfektion erleichtert. Einige der Keimebringt der Patient selbst mit, jedoch kön-nen Bakterien auch im Krankenhaus er-worben werden. Besonders kritisch ist dieSituation, wenn Keime bereits eine aus-giebige Resistenz gegenüber Antibiotikaaufweisen. Diese Bakterien sind dann in-soweit gefährlich, als dass Behandlungs-optionen eingeschränkt werden und oft-mals ein falsches, nicht wirksames Anti-biotikum bei Infektionen eingesetzt wird.Besonders wichtig sind die multiresisten-ten Keime, die heute bereits ein Teil derPatienten mit sich trägt. Besonders Pati-enten, die einen lang dauernden Kranken-hausaufenthalt hinter sich haben, dielange Zeit mit Antibiotika behandelt wur-den, die in bestimmten Pflegeheimenwohnen oder die aus dem Ausland kom-men, sind sehr oft mit multiresistentenKeimen besiedelt. Auch Personen, die ei-ne Reise ins Ausland gemacht haben (Asi-en, Arabien, Südeuropa), sind oft Trägermultiresistenter Keime. Um die Verbrei-tung dieser Keime zu verhindern, ist eswichtig zu wissen, ob ein Patient damitbesiedelt ist. Dann können Isolations-und Präventionsmaßnahmen eingeleitetwerden. Dabei spielt auch die Zeit einewichtige Rolle. Es ist daher wichtig, dassfrühzeitig und schnell eine Diagnose ge-stellt wird.

1975 – 1981 Medizinstudium, Universität Mainz; 1983 Promotion zum Dr. med.,Universität Mainz; 1988 Habilitation Med. Mikrobiologie und Immunologie, Universität Ulm; 1981 – 1982 Stabsarzt am Institut für Wehrmedizin und Hygiene,Koblenz; 1982 – 1983 PostDoc, Institut für Medizinische Mikrobiologie (Leiter:Prof. Paul Klein), Universität Mainz; 1983 – 1990 Gruppenleiter, Institut für Med.Mikrobiologie und Immunologie (Leiter: Prof. H.Wagner), Universität Ulm; 1990 –1998 Extraordinarius (C3) für „Zellvermittelte Immunreaktionen“, Institut fürMedizinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene (Leiter: Prof. H. Wagner),Klinikum rechts der Isar, TU München; 1998 – 2004 Direktor des Instituts fürMedizinische Mikrobiologie und Krankenhaushygiene der Universität Marburg;2004 Direktor, Med. Mikrobiologie und Hygiene, Zentrum für Infektiologie, Universitätsklinik Heidelberg; Wissenschaftliche Schwerpunkte: Infektionsimmunologie, Tolllike Rezeptoren, Signalgebung im angeborenen Immunsystem, bakterielleImmuninduktoren, KeimWirtsinteraktionen, molekulare Techniken in Diagnostik,Surveillance und Epidemiologie, Laborautomatisierung

Z U R P E R S O N Prof. Dr. med. Klaus Heeg

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L a b o r d i a g n o s t i k I n t e r v i e w


LP: Am Universitätsklinikum Heidelbergwurde eine vollautomatisierte Laborstraßefür Patienten-Screening und mikrobiologi-sche Diagnostik in Betrieb genommen.Welche Untersuchungen können hier auto-matisiert vorgenommen werden? Wieschnell erhält man die gewünschten Ergeb-nisse?HEEG: Mithilfe unserer vollautomatischenLaborstraße werden zurzeit alle unsereSuchuntersuchungen für resistente Keime(Screeninguntersuchung) sowie Urinun-tersuchungen und einfache Wundabstri-che analysiert. Die Vollautomatisierungführt dazu, dass wir quasi laufend dieeingesandten Materialien verarbeiten undnach genau definierten Zeitpunkten danndas Keimwachstum analysieren. Insge-samt führt die Automation zu einerschnelleren und qualitativ besseren Dia-gnostik. Wir wissen nach 24 Stunden, objemand mit einem multiresistenten Keimbesiedelt ist. Dann können sehr schnelldie entsprechenden Maßnahmen eingelei-tet werden.

LP: Welche Vorteile bietet die Diagnostikdirekt auf dem Medizin-Campus?HEEG: Eine Diagnostik direkt am Campusbietet entscheidende Zeitvorteile. In Hei-delberg ist am Campus Neuenheimer Feldeine Rohrpostanlage installiert, die dieMaterialien sehr schnell und laufend indas mikrobiologische Labor bringt. Damitist im Bereich des Probentransportes ein

Zeitverlust möglichst gering gehalten. Fürdie gesamte Analysendauer ist es natür-lich wichtig, dass die Transport- undReportzeiten außerhalb der eigentlichenbakteriologischen Diagnostik ebenfallssehr kurz gehalten werden. Dies erreichtman durch EDV-gestützte Untersuchungs-anforderungen (Order-Entry) und durchdirekte Befundmitteilung in die Klinikin-formationssysteme. Wir haben dies hierumgesetzt und können damit eine sehrschnelle Verarbeitung und Befundmittei-lung gewährleisten.

LP: Welche weiteren Studien und Fragestel-lungen sollen mithilfe des neuen Systemsdurchgeführt werden?HEEG: Wir werden mit der Anlage natür-lich analysieren, inwieweit eine schnellebakterielle Diagnostik die Weitergabe vonKeimen und die Isolationsraten im Klini-kum beeinflusst. Wir gehen davon aus,dass wir hiermit auch Infektionen undFalsch-Antibiotikatherapien besser ver-hindern können. Wir werden mit der neu-en Anlage und der damit erstmals mögli-chen Bilddokumentation auch neue Infor-mationen zur Quantifizierung der Besied-lung bei Patienten erhalten. Diese Datenwerden sehr wichtig werden, um eine Kor-relation zu späteren Infektionsrisiken auf-zustellen. Damit werden wir unsere Prä-ventionsmaßnahmen weiter optimieren.Vielen Dank für das Gespräch Herr Prof.

Heeg.

„ Um die Verbreitung multiresistenter Keimezu verhindern, ist es wichtig zu wissen, obein Patient damit besiedelt ist.“P R O F . D R . K L A U S H E E G ,Uniklinikum Heidelberg, Zentrum für Infektiologie

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Vom 20. bis 22. September lud Sie-mens Healthineers Anwender undEntscheider aus unterschiedlichenBereichen der klinischen Diagnostik zuseinem „Diagnostik Campus 2016“ in dasUnesco-Welterbe Zeche Zollverein nachEssen ein. Den rund 200 Teilnehmern ausDeutschland, Österreich und der Schweizbot sich auf der dreitägigen Veranstaltungin historischem Ambiente ein umfassen-des Programm an Fachvorträgen mit be-gleitender Ausstellung zu Status Quo und

1) Die Produkte befinden sich im FDA-Review undsind deshalb noch nicht käuflich zu erwerben.Die hier genannten Funktionen sind lediglichEntwicklungsziele, deren künftige Verfügbarkeitnicht garantiert werden kann.

2) Gegenüber führenden IVD-Marktwettbewerbern.

3) Abhängig vom Testspektrum.

Zukunft der Labordiagnostik. Eingebettetin diese Veranstaltung erblickte zudemeine echte Produktneuheit das Licht der– zumindest europäischen – Fachwelt,denn die Teilnehmer wurden Zeuge derEuropapremiere von Atellica Solution1,einem hochflexiblen integrierten Analy-sesystem für die klinische Chemie und dieImmundiagnostik. Das neue Systemschafft unter anderem in puncto Ge-schwindigkeit neue Dimensionen und be-schränkt manuelle Eingriffe auf einMinimum.Als Hersteller, der In-vivo- und In-vit-

ro-Diagnostik unter einem Dach vereint,sieht sich Siemens Healthineers in beson-derem Maße mit globalen Markttrends wiedem Bevölkerungswachstum, sinkendenErstattungen, dem Personalmangel, derKonsolidierung und verschärften Regulie-rungen konfrontiert. Im engen Austausch

1 Anwender aus der klinischen Diagnostik nahmen im September das neue integrierteAnalysesystem in Augenschein.

Bild:Siem

ensHealthineers

Geschwindigkeit ist TrumpfNeue Lösung für das Zentrallabor feierte Europapremiere

Die Labordiagnostik von morgen fand Ende September im Ruhrgebiet gewisser-maßen bereits heute statt: Anlässlich seines „Diagnostik Campus 2016“ stellteSiemens Healthineers ein hochflexibles integriertes Analysesystem für die klini-sche Chemie und Immundiagnostik erstmals in Europa vor.

mit Anwendern von Siemens-IVD-Lösun-gen und deren Bedürfnis nach schnellerenSystemen, die bessere Testleistungen er-möglichen und es gleichzeitig erlauben,Workflows zu verbessern, hat das Unter-nehmen in gut fünfjähriger Entwicklungs-arbeit Atellica Solution1 geschaffen. Mitdem Produkt hat das Unternehmen gleich-zeitig eine komplett neue Markenfamilieder Siemens In-vitro-Diagnostik vorge-stellt: Atellica Solution1 ist das Erste ineiner Reihe von neuen Atellica-Systemen.Weitere Innnovationen sind noch in derEntwicklung.„Wir wollen mit unseren Produkten al-

les von der Prä- bis hin zur Postanalytikabdecken“, erläutert Franz Walt, LeiterLaboratory Diagnostics, Siemens Healthi-neers, die übergeordnete Unternehmens-strategie. Bereits heute werden neun Mil-liarden labordiagnostische Tests von Sie-mens pro Jahr durchgeführt. Das Unter-nehmen bietet derzeit 900 indikations-übergreifende Tests an.

Patentierter Probentransportund intelligente Probenführung„Wir haben Atellica Solution1 basierendauf einer umfassenden Untersuchung derMarkttrends und des Bedarfs unserer Kun-den entwickelt”, sagt Franz Walt. „DasErgebnis ist eine Innovation, die in einer

DIGITAL: Mehr zu diesem Thema finden Sieunter dem Stichwort „Labordiagnostik“ aufwww.laborpraxis.de

EVENTS: Siemens bietet in seinem Kunden-zentrum Systemtrainings auf unterschiedlichenSystemen z.B. zur klinischen Chemie oderImmundiagnostik an. Infos bei Helga KröckTel.: +49-6196-7713-1762,E-Mail: [email protected]

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neuen Art und Weise Benutzerfreundlich-keit und Workflowoptimierung bietet. Sokönnen sich unsere Kunden darauf kon-zentrieren, ihr Geschäft voranzutreibenund klinische Ergebnisse zu verbessern,und müssen weniger Zeit damit verbrin-gen, Abläufe zu organisieren.”Das jetzt in Europa neu vorgestellte

hochflexible System für klinische Chemieund Immundiagnostik verfügt über einenpatentierten bidirektionalen magneti-schen Probentransport. Dieser ist bis zuzehnmal schneller als herkömmlicheTransportbänder.1

Zusätzlich zu dieser Ge-schwindigkeit gewährleistetein Multi-Kamera-System1 undeine intelligente Probenfüh-rung1 die individuelle Steue-rung jeder einzelnen Probe,von Routineproben bis zu Not-fallproben. So erlaubt das in-telligente System beispiels-weise, dass Notfallproben je-derzeit vom System erkanntund in der Analyse vorgezogenwerden. „Wir haben hier ge-wissermaßen den Notfall zurRoutine gemacht“, erklärt Pe-ter Schardt, Siemens Health-care Diagnostics Inc., Tarry-town, USA, der als Projektlei-ter maßgeblich an der Ent-wicklung des neuen Systemsbeteiligt war.Die außerordentlich hohe

Flexibilität der neuen Lösungerlaubt es, mit einem zuneh-menden Testaufkommen um-zugehen oder auf Platzproble-me zu reagieren. Das Systemkann frei stehend genutzt oderin mehr als 300 verschiedenenKombinationen und mit bis zuzehn Komponenten individuellzusammengestellt werden1. Eskann außerdem in die Aptio-Automation integriert werden,um eine umfassende Lösungüber verschiedene Disziplinenhinweg zu erhalten.1 Die Lö-sung kann mehr als 30 ver-schiedene Typen von Proben-röhrchen verarbeiten, darunterauch pädiatrische Röhrchen.Über verschiedene Konfigu-

rationen oder Laborstandortehinweg können die gleichenReagenzien genutzt werden.Das vereinfacht den Laborbe-trieb, gestaltet Abläufe in der

Bestandskontrolle effizienter und ermög-licht konsistente Testergebnisse.Zusätzlich schafft ein einziges Immu-

noassay-System bis zu 440 Ergebnisse proStunde3, was die höchste Produktivitätpro Quadratmeter in dieser Branchedarstellt.2

Neue Markenfamilie derSiemens In-vitro-DiagnostikWeitere Vorteile der Atellica Solution1

sind die Möglichkeit zur Fernwartung und-kontrolle1, um Betriebszeiten zu maxi-

mieren, und ein breites stetig wachsendesAssay-Angebot1, welches bewährte Nach-weismethoden nutzt.Die vorgestellte Innovation Atellica So-

lution1, ist das Erste in einer Reihe vonneuen Atellica-Systemen. Darüber hinaussteht dem Markt mit dem COAG 360 Ana-lyzer für die Gerinnungsdiagnostik bereitsein weiteres Atellica-System zur Verfü-gung. Weitere Innovationen sind noch inder Entwicklung. So soll beispielsweisemit dem 1500 Automated UrinanalysisSystem ein weiteres System in nähererZukunft folgen. ott

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Der schnelle Zugang zu diagnosti-schen Parametern ist eine der wich-tigsten Herausforderungen für neuemedizinische Methoden und Therapiekon-zepte. Aus Kostengründen wurde die La-bordiagnostik in den vergangenen Jahrenimmer weiter in großen Zentren zusam-mengezogen. Die dahinterstehende Logis-tik führt zwangsläufig zu Verzögerungenin der Diagnose und somit auch bei derTherapie. Bei einigen Krankheiten konntegezeigt werden, dass eine Verzögerungnachweislich zu einer dramatischen Ver-schlechterung der Heilungschancen führt.Mindestens jedoch führt dies zu Unan-nehmlichkeiten beim Patienten, der er-

neut die Praxis aufsuchen muss, wenn dieErgebnisse der Untersuchung beim Arztvorliegen. Dies wiederum bedeutet erhöh-te Ausfallzahlen im Jobsektor. Bei aktuell43,5 Millionen Erwerbstätigen in Deutsch-land (Quelle: Statistisches Bundesamt)führt das zu einer merklichen Verschlech-terung der Wirtschaftsleistung inDeutschland.

Miniaturisierung ebnet Weg fürpatientennahe DiagnostikDem gegenüber steht der aktuell zu be-obachtende Trend hin zur patientennahenoder Point-of-Care Labordiagnostik(Point-of-Care-Testing, POCT). Diese er-fordert einfach handhabbare Technolo-gien, die dank eines hohen Automatisie-rungsgrades auch von Personal ohne spe-

1 Betreibergerät fürmikrofluidische Point-of-Care-Labordiagnos-tik (POCT)

Bilder:Institut

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So klein und doch so nahPatientennahe Labordiagnostik mithilfe mikrofluidischer Systeme

Wer kennt das nicht? Testergebnisse, die über das weitere Vorgehen im Krankheits-fall entscheiden, lassen auf sich warten. Dabei könnte es den entscheidenden Vorteilfür den positiven Therapieverlauf bedeuten, wenn diese zeitnah verfügbar wären.

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zielles Training bedient werden können.Die Testergebnisse stehen dabei sofort zurVerfügung, die Diagnose kann schnell ge-stellt und die passenden Therapien recht-zeitig verordnet werden. Zurzeit gibt eseine überschaubare Anzahl von POCT-Pro-duktentwicklungen (z.B. für den Erreger-nachweis bei Infektionskrankheiten) so-wohl von großen Diagnostikunternehmenals auch von kleinen Start-ups. Der Ge-danke dahinter: kompakte, vollautomati-sierte und kostengünstige Systeme fürden Einsatz in Arztpraxen und Kranken-häusern. Die zentrale Herausforderung indiesem Zusammenhang ist schlichtweg,die Methoden, welche anfangs ganze La-bortische benötigten, auf kompakte undsomit transportable Geräte zu reduzieren.Der Miniaturisierungsprozess hat die

Medizintechnik längst revolutioniert. Al-

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les schrumpft, vom Diagnosegerät überLaborgeräte bis hin zu Patientenüberwa-chungsgeräten. Schon Anfang der neun-ziger Jahre prägte Andreas Manz den Be-griff des micro-Total-Analysis-Systems(µTAS), eines Systems, das auf einemChip vollständige chemische oder biolo-gische Analysen durchführen kann. DieVision vom Labor auf dem Chip (Lab-on-a-Chip) war geboren. Denn auch bei Lab-on-a-Chip-Systemen erschließt die Mini-aturisierung weitere Vorteile: Transport-prozesse wie Wärme- und Stofftransportlaufen zum Beispiel wesentlich schnellerab. So konnte schon Ende der neunzigerJahre gezeigt werden, dass man für dieVervielfältigung von Nukleinsäuren perMiniaturisierung nicht zwanzig, sondernweniger als zwei Minuten benötigt.Mittlerweile haben sich die Lab-on-a-

Chip-Systeme stark weiterentwickelt. Umdie Fertigungskosten für die Verbrauchs-materialien so gering wie möglich zu hal-ten, basieren die meisten Systeme aufmikrofluidischen Technologien. Das führtdazu, dass weniger Reagenzien benötigtwerden und die Analyse auf kostengüns-

tigen Einwegchips stattfindet. Dadurchentfallen die kompletten Reinigungsan-forderungen und eine potenzielle Konta-minationsquelle. Die Lagerfähigkeit derTestträger werden z.B. durch Verwendunggefriergetrockneter Agenzien sicherge-stellt. Der alles entscheidende Faktor,wenn es um die Kommerzialisierung geht,ist jedoch die Reduzierung der Herstel-lungskosten. Das Fraunhofer ICT-IMMsetzt dabei auf eine kosteneffektive Pro-duktion mittels intelligenter Montagekon-zepte und ein schlichtes Design.

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ren bis hin zur Nullserie aufbauen. ImAllgemeinen setzt sich ein System zurpatientennahen Diagnostik aus einemspezifischen Chip, in dem die Analyse ab-läuft, und einem passenden Instrument,das diese Probe möglichst vollautomati-siert analysiert, zusammen. Die vomFraunhofer ICT-IMM entwickelte Simplex-Plattformtechnologie basiert auf demschnellen Nukleinsäurenachweis, wobeisie aber nicht nur auf die molekulare Di-agnostik beschränkt ist. Die Probenahmeder Simplex-Proben-Kassette ist so kon-zipiert, dass verschiedenste Materialien(von Abstrichproben bis zu flüssigem Pro-benmaterial) verwendet werden können.Auch bei der Probenprozessierung ist dieFlexibilität zur Anpassung an das Proben-material gewährleistet. Der Nachweis ba-siert auf einer einzigen Transfer- und Vor-bereitungsflüssigkeit, welche in einemseparaten Probenahmeröhrchen vorgela-gert ist. Diese Mehrzweck-Flüssigkeitdient zum Ablösen der Proben vom Pro-bensammler und zu deren Homogenisie-rung. Außerdem ist sie kompatibel mitgetrockneten Assayreagenzien für dieAmplifikation, ohne vorherige Aufreini-gung der Nukleinsäuren. Durch die Lyo-philisierung (Gefriertrocknung) der in der

nieren. Mögliche Anwendungen sind zumBeispiel der Nachweis von Infektions-erregern und multiresistenten Keimen beiMensch und Tier. Der Simplex-Pilotaufbauermöglicht den sofortigen Test von ver-schiedenen Panels mit einem Set anKrankheitserregern (z.B. Atemwegser-krankungen, sexuell übertragbare Krank-heiten, MRSA und ähnliche Resistenzmar-ker). In dem vom BMBF geförderten Pro-jekt Fastplex widmen sich die Wissen-schaftler des ICT-IMM aktuell der Multi-plex-Analyse zur Subtypisierung von In-fluenza-Viren. In 30 Minuten soll eineProbe auf insgesamt 15 verschiedene Er-reger getestet werden. Damit soll ein Bei-trag zur Abwendung von pandemischenAusbreitungen von Grippe geleistet wer-den. Weitere Anwendungsgebiete fürPOCT-Testsysteme zur Identifikation vonErregern aus Abstrichproben finden sichin der zivilen Sicherheit, der Umweltprü-fung, Veterinäruntersuchungen und derDetektion von Pathogenen oder Mikrobenin Lebensmitteln, Kosmetik und Indus-trierohstoffen.

POCT – Technologie mitZukunftschancenDas Feld der POCT-Technologie besitzt dasPotenzial, die Welt der Medizin in Zukunftstark zu prägen. Viele Hersteller legen ih-ren Fokus auf die Entwicklung speziali-sierter, miniaturisierter Versionen für Kli-niken und den Massenmarkt. Der stärksteAntrieb kommt bei einfach zu interpretie-renden Tests dabei von der Endverbrau-cherseite und zielt in Richtung Kosten-senkung, höheren Komfort und schnelleresowie genauere Ergebnisse. Denn wannimmer ein Patient einen ärztlich verord-neten Test zu Hause selbst durchführenkann, profitieren alle Parteien. Es lohntsich also, den neuesten Entwicklungender Forschungseinrichtungen auf der Spurzu bleiben.

3 Gesamtprozess im Rahmen des Point-of-Care-Testing (POCT)

Kassette gelagerten Amplifikationsrea-genzien wird sichergestellt, dass die La-gerung bei Raumtemperatur möglich ist,was die Lagerkosten drastisch senkt. DieAssayreagenzien können an den Nachweisangepasst werden. So sind neben der PCR(Polymerase-Kettenreaktion) auch iso-therme Amplifikationsreaktionen zur Ver-vielfältigung der Ziel-DNA in das Systemintegrierbar.

Einsatzmöglichkeiten zur POCTsind vielseitigDurch die Verbindung der hohen Flexibi-lität mit einem hohen Automatisierungs-grad, adressiert die Simplex-Plattformeine Vielzahl von Anwendungen und kanndie patientennahe Diagnostik revolutio-

PROBENAHME TRANSFER BELADEN START DES TESTS

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Was soll das Point-of-Care-Testing (POCT) leisten:• Durchführung von Laboruntersuchungen in unmittelbarer Nähe zum Patienten,außerhalb eines Zentrallabors.

• Keine Probenvorbereitung, insbesondere keine Pipettierarbeiten, das Untersu-chungsmaterial ist also meist Vollblut, Urin oder Speichel.

• Sofort einsatzbereite Reagenzien (ready-to-use), z.B. in Tank-/Kassettenform.• Messgeräte, die nur für Einzelprobenmessung vorgesehen sind.• Bedienung der Geräte setzt keine eingehende medizinisch-technische Schulungvoraus.

• Rasche Verfügbarkeit der Ergebnisse (ab fünf bis x Minuten).• Aus den Ergebnissen lassen sich unmittelbar weitere diagnostische oder thera-peutische Maßnahmen ableiten.

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Merck hat die erste CertifiedSpiking Solution für intaktes,Isotopen-markiertes Thyreo-globulin in Sig Matrix, einemsynthetischen Surrogatserum,eingeführt. Das Matrix-basierteReferenzmaterial ist als inter-ner Standard zur quantitativenBestimmung der Tg-Werte ge-eignet, um identifizierbare undquantifizierbare Testergebnissein der klinischen Diagnostik zugewährleisten. Mercks lösungs-basiertes Produkt ist der ersteendogene Proteinbiomarker imCerilliant-Portfolio. Die Thyreo-globulinwerte eines Patientendienen vorwiegend der Rezidiv-überwachung bei differenzier-tem Schilddrüsenkarzinom.Durch quantitative Erfassungder Thyreoglobulinwerte kannzudem die Ursache einerSchilddrüsenüberfunktion er-mittelt werden.

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Schnelle Befunde, effizienteProzesse, präzise Ergebnisseund das bei einem immer hö-heren Kostendruck: Die Anfor-derungen an Labore sind hoch.Da sind Schnelligkeit der Gerä-te und Präzision der Testver-fahren gefragt. Dafür steht Ro-che Diagnostics seit nun 20Jahren mit den Elecsys-Assays.Die Elektrochemilumineszenz(ECL) bildet heute die techno-logische Basis aller heteroge-nen Elecsys-Immunoassays undder cobas e-Module. Bereits beider Markteinführung setzte die

ECL neue Standards an Präzi-sion, Geschwindigkeit und Sen-sitivität. Die Messung basiertauf einer elektrochemischenReaktion – was besondersniedrige Nachweisgrenzen beigleichzeitig großen Messberei-chen ermöglicht. Das Parame-ter-Portfolio von aktuell 105Tests, wird ebenso wie auch dieSysteme stetig weiterentwi-ckelt: Mit dem neuen Hoch-durchsatzmodul cobas e 801hat Roche dieses Jahr ein Mo-dul auf den Markt gebracht,das doppelt so schnell wie sein

Vorgänger arbeitet und 300Tests in der Stunde schafft –hier setzt Roche wiederholtneue Maßstäbe in der Labordi-agnostik sowohl was Schnellig-keit als auch Ergebnisqualitätbetrifft.

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Ein Spritzenvorsatzfilter besteht aus einer porösen Membran und einem Filter-gehäuse aus Kunststoff. Zur Filtration wird die Flüssigkeit mit einer Spritze aufge-zogen und danach durch den Filter gepresst. Anwender sollten hierbei mehrereAspekte im Auge behalten:• Die Filtergröße sollte auf die Filtrationsmenge abgestimmt sein, so sollte z.B.eine 4-mm-Filtrationseinheit mit weniger als 1ml Probenmenge beladen werden.

• Für die Probenvorbereitung sind Gefäße aus Glas zu vermeiden, da diese Metallean die Probe abgeben können. Besser geeignet sind Produkte aus PFA oderHDPE.

L P - T I P P zur Schwermetallanalytik

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L a b o r t e c h n i k P r o b e n v o r b e r e i t u n g

Trinkwasser ist ein unverzichtbaresLebensmittel, dessen Reinheit dieGrundvoraussetzung für eine gesun-de Ernährung ist. Einzelne im Wasser vor-liegende Stoffe können abhängig von ih-rer Konzentration giftig wirken und zumTeil sogar irreversibel die Gesundheitschädigen. Eine Reihe von Schwermetal-len entfaltet bereits schon bei sehr gerin-gen Konzentrationen eine toxische Wir-kung. Über die Nahrung aufgenommen,kann beispielsweise das SchwermetallBlei, bei Kindern ab einem Blutbleigehaltvon 100µg/L zu neurophysiologischenVeränderungen, wie persistierende Intel-

ligenzdefizite, motorischen und psychi-schen Problemen, führen [1]. Gesetzgeberund Gesundheitsorganisationen, wie dieWHO [2], haben daher Empfehlungen undGrenzwerte für die Belastung von Trink-wasser mit Metallen vorgegeben. Für Eu-ropa ist hier die Richtlinie 98/83/EG [3]und für Deutschland die Trinkwasserver-ordnung 2001 [4] von Bedeutung.

Regelmäßige Kontrolle desTrinkwassers erforderlichFür die Überwachung der festgelegtenWerte wird Wasser für die Trinkwasserauf-bereitung regelmäßig analysiert. Eingrundlegender Schritt in der Trinkwasser-analytik ist die Probenvorbereitung, beider ungelöste Bestandteile aus der Probe

Bilder:SartoriusAG

Trinkwasser mit ICP-MSauf Schwermetalle analysieren

Spritzenvorsatzfilter in der Probenvorbereitung

Extrem empfindliche Analysengeräte, die Substanzen bis in den Femtogramm-Bereich bestimmen können, gehören in vielen Laboratorien mittlerweile zum

Standard. Welchen entscheidenden Einfluss aber der richtige Spritzenvorsatzfilterfür die Trinkwasseranalytik hat, beschreibt dieser Beitrag. K L A U S S C H Ö N E *

* K . S C H Ö N E :Sartorius AG, 37075 Göttingen,Tel. +49-551-308-4201

mittels Filtration durch einen 0,45-µm-Filter entfernt werden [5]. Zu diesemZweck werden Spritzenvorsatzfilter einge-setzt. Um Ergebnisse nicht zu verfäl-schen, dürfen diese keine für die Trink-wasseranalyse relevanten Mengen vonMetallionen an die zu testende Probe ab-geben. Anschließend werden die Elemen-te mittels ICP-AES oder durch die emp-findlichere ICP-MS quantitativ bestimmt.Das beprobte Trinkwasser gilt für den Ver-zehr als unbedenklich, wenn die Messwer-te unterhalb der gesetzlichen Grenzwerteliegen.Anhand der vorliegenden Analyseergeb-

nisse soll gezeigt werden, dass die getes-teten Minisart-Spritzenvorsatzfilter einensehr hohen Reinheitsgrad besitzen unddie extrahierten Metallionen unter der

1 Schematische Darstellung eines ICP-Massenspektrometers

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Nachweisgrenze bzw. deutlich unter denin den Regularien festgesetzten Grenz-werten liegen und somit für die Analysevon Trinkwasser eingesetzt werden kön-nen. Als Methode zur Metallionen-Analy-se wurde in dieser Arbeit die ICP-MS-Technologie ausgewählt. Massenspektro-metrie mit induktiv gekoppeltem Plasma(ICP-MS) ist eine hoch anspruchsvolleMulti-Element-Analysentechnik, die inder pharmazeutischen Industrie, der Le-bensmittel- und Getränkeindustrie sowieim Umweltschutz verstärkt zur Analytikvon Spurenelementen zum Einsatz kommt.Diese Technologie ist in der Lage, Analy-sen bis in den sub-ppt-Nachweisgrenzen-Bereich (parts per trillion = Teilchen proBillion bzw. µg/L) durchzuführen.

Wie funktioniertdie ICP-MS-Technologie?Die ICP-Technologie basiert auf den Prin-zipien der Atom-Emissionsspektroskopie.Im Hochtemperatur Argon-Plasma zerfal-len die Elemente der zu untersuchendenProben in positiv geladene Ionen undwerden – basierend auf ihren Masse-Ladungsverhältnissen – beim anschlie-ßenden Durchgang durch das Massen-spektrometer detektiert. Im Prinzip be-steht die ICP-MS aus den folgendenSchritten: Probenvorbereitung und -ein-leitung, Aerosol-Erzeugung, Ionisationdurch die Argon-Plasma-Quelle, Massen-unterscheidung, und Identifizierungdurch das Detektionssystem, inkl. Daten-auswertung (in Anlehnung an Worley undKvech [6]). Die Abbildung 1 zeigt eineschematische Darstellung der Abläufe desICP-MS-Prozesses.

Spritzenvorsatzfilter für dieProbenvorbereitung

Die in der Studie eingesetzten Minisart-Spritzenvorsatzfilter sind Filtrationsein-heiten zum Einmalgebrauch, bei deneneine mikroporöse Filtermembran zwischenzwei Gehäuseteilen aus hochreinemKunststoff thermisch und ohne Zusatz vonKlebstoffen versiegelt wird. Für die Me-tallanalyse von Trinkwasser können Filter-membranen aus unterschiedlichen Mate-rialen, wie Polyethersulfon (PES), Zellu-loseacetat (CA) und regenerierter Zellulo-se (RC) eingesetzt werden. In den gängi-gen internationalen Standards ist einePorenweite von 0,45µm empfohlen unddient zur Abtrennung ungelöster Feststof-fe [5,7]. Untersucht wurden neben PESund CA mit einer Porenweite von 0,45µmauch das Filtermaterial RC (Porenweite0,2µm). Als Gehäusematerial wird entwe-der Polypropylen oder eine acrylbasierteMultipolymermischung verwendet. Wäh-rend der Produktion, entsprechend DIN ENISO 9001, werden alle Einheiten automa-tisch auf Integrität und anschließend von

der Qualitätssicherung jedes hergestellteLot u.a. auf Druckhalteeigenschaften undDurchflussleistung getestet.

Testmethode für die Extraktionvon MetallenFür die Extraktion der Metalle wurde0,5mL Reinstwasser Typ 1/cm2 Filterflä-che durch je drei gekoppelte Einheiteneines Minisart-Filtertyps gedrückt. ProFiltration erfolgte dies mit einer 10-mL-Einwegspritze von B. Braun. In Tabelle 1sind die eingesetzten Volumina und Elu-atmengen aufgelistet.Mithilfe der ICP-MS Technologie wurde

das Eluat der Spritzenvorsatzfilter auf ins-gesamt 38 chemische Elemente unter-sucht [8]. Zum Einsatz kam dabei einAgilent-ICP-MS-System 7500. Im Ergeb-nisteil werden nur Ergebnisse der Elemen-te entsprechend den Richtlinien der Trink-wasserverordnung und WHO aufgeführt,da sie von besonderer Relevanz in derTrinkwasseruntersuchung sind.Das Eluat wurde in einem 30-mL-

Sarstedt-Röhrchen aufgefangen und zurvollständigen Mineralisierung mit Salpe-tersäure und Salzsäure angesäuert. Fürden Blindwert wurden 5 mL Reinstwasserin einer 10-mL-Einwegspritze aufgezogenund in ein Sarstedt-Röhrchen überführt.Auch hier wurde Salpeter- und Salzsäurezugesetzt. Zur Vorbereitung auf die Mes-sung mittels ICP-MS wurde Rhenium alsinterner Standard bei einer Konzentration10µg/L verwendet und das Eluat auf einVolumen von 10mL aufgefüllt.Eine Kalibrierung der ICP-MS-Messun-

gen wurde für sämtliche untersuchtenElemente durchgeführt. Standardlösungender entsprechenden Elemente wurden zu-sammen mit Instrument-Blindproben(Nullwert) in das Agilent-ICP-MS-7500-Gerät injiziert und die Kalibriergeradenaufgenommen. Abbildung 3 a, b und czeigen die beispielhaften Kalibriergerade

2 Spritzenvorsatzfilter Minisart PES 0,45µm

Tabelle 1: Filterfläche, zur Extraktion der Metallionen eingesetzte Wassermengeund Menge Eluat je untersuchten Minisart-Typ

Filtertyp Filterfläche EingesetzteWassermenge proFilterelement

Menge Eluat von3 Filtern eines Typs

Minisart RC 25, 0,2 μm Typ17764-ACK #41182103

4,9 cm2 2,4 mL 4 mL

Minisart High Flow, PES 0,45μm,Typ 16537-K #41073103

6,1 cm2 3,1 mL 7 mL

Minisart NML, CA 0,45μm Typ16555-K #41076103

6,1 cm2 3,1 mL 7 mL

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3 Kalibriergeraden von Nickel, Kupfer und 207Blei. Die y-Achse zeigt die Konzentration derjeweiligen Elemente in µg/L. Die x-Achse zeigt das Verhältnis (Ratio) der Signalwerte desjeweiligen Elements zu dem internen Standard Rhenium (10 µg/L).

der Elemente Ni, Cu und 207Pb als Funk-tion des Verhältnisses Ratio (entsprichtSignalwert des jeweiligen Elements:Signalwert interner Standard des Elemen-tes Rhenium 10µg/L) gegen die Konzen-tration des Elementes ausgedrückt inµg/L. Die Konzentration jedes Elementesder getesteten Proben wurde aus der ent-sprechenden Kalibriergeraden berechnetund ist in Tabelle 2 aufgeführt.

Ergebnisse und Diskussion derTrinkwasserprobenDie für die Trinkwasseranalyse relevantenParameter sind in Tabelle 2 dargestellt.Die Nachweisgrenze liegt bei 0,1µg/Lund die Wiederfindung des internen Stan-dards lag bei 100% (10µg/L). Bei 7 von12 Elementen wurde diese Grenze unter-

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schritten und Metallionen konnten dortnicht nachgewiesen werden. Bei 5 von 12Elementen konnten in einzelnen ProbenMetall-Elemente über der Nachweisgrenzebestimmt werden. Das gilt für die Elemen-te Al, Cu, Fe, Ni und Na. InsbesondereNatrium zeigt durchgehend für alle Pro-ben inkl. Blindwert die höchsten Werte(16 bis 69µg/L). Für das Element Eisenwurde ein Blindwert von 0,58µg/L und

für den Minisart NML ein Wert von1,2µg/L bestimmt. Aluminium wurde nurim Blindwert nachgewiesen (0,69µg/L).Kupfer und Nickel konnte beim MinisartRC mit 0,13µg/L und 0,33µg/L nachge-wiesen werden.Die Versuchsergebnisse zeigen klar,

dass die Konzentrationen in µg/L (ppt)der untersuchten Elemente im Eluat derverschiedenen Minisart-Typen deutlichunterhalb der von der TrinkwV 2001 undWHO geforderten Grenzwerte und für vie-le Elemente auch unterhalb der Nachweis-grenze von 0,1µg/L liegen. Bei einzelnenProben insbesondere bei Natrium wurdenWerte oberhalb der Nachweisgrenze ge-messen. Allerdings liegen diese Werte ummehrere Zehnerpotenzen unter den Trink-wasser-Grenzwerten und fügen der Probekeine relevanten Mengen an Metallen hin-zu.

Metallkontamination durchVorsatzfilter vernachlässigbarDie erzielten Ergebnisse unterstreichendeutlich, dass die eingesetzten Minisart-Spritzenvorsatzfilter von Sartorius keinerelevanten Mengen von Metallionen andie Probe abgeben und somit für die Pro-benvorbereitung bei der Analyse vonTrinkwasser auf Metalle per ICP-MS bzw.ICP-AES, insbesondere zur Entfernung vonungelösten Bestandteilen, sehr gut ge-eignet sind. Danksagung: Ein besonderer Dank des

Autors gilt Herrn Dr. E. Herbig für dieDurchsicht des Manuskriptes sowie für diekonstruktive Diskussion zum Thema.

Literatur[1] Forth/Henschler/Rummel, Allgemeine und

spezielle Pharmakologie und Toxikologie,

8. Auflage, 2001 S. 1043

[2] WHO, Guidelines for Drinking-water Quality

3rd edition Vol. 1 Recommendations, 2004

[3] Richtlinie 98/83/EG des Rates vom 3. Novem-

ber 1998 über die Qualität von Wasser für den

menschlichen Gebrauch

[4] Trinkwasserverordnung 2001 (TrinkwV)

18.7.2016

[5] ISO 17294-2:2003, Application of inductively

coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS)

[6] Worley, J. and Kvech, S. (Stand 23. August

2011, 11:31) “How the Agilent 7500cx ICP-

MS Works” (http://wiki.manchester.ac.uk/

wrc/index.php/ICP-MS)

[7] Standard Methods for Examination of Water

and Wastewater 22nd edition, 2012

[8] Prüfbericht, Currenta GmbH u. Co. OHG, Le-

verkusen, 2015

Tabelle 2: ICP-MS-Messwerte für die untersuchten Minisart-Spritzenvorsatzfiltersowie Grenzwerte entsprechend WHO und TrinkwV2001

Blind-wert

[µg/L]

Minisart

HighFlow

0,45

μmPES16

537-K

[µg/L]

Minisart

NML0,45

μmCA

1655

5-K

[µg/L]

Minisart

RC25

0,2μm

RC17

764-K

[µg/L]

WHO[µg/L]

Trinkw

V20

01[µg/L]

Aluminium 0,69 < 0,1 < 0,1 < 0,1 200 200

Antimon < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 5 5

Arsen < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 10 10

Cadmium < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 3 3

Chrom < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 50 –

Kupfer < 0,1 < 0,1 < 0,1 0,13 2000 2000

Eisen 0,58 < 0,1 1,2 < 0,1 – 200

Blei < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 10 10

Mangan < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 – 50

Quecksilber < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 6 –

Nickel < 0,1 < 0,1 < 0,1 0,33 70 20

Natrium 16 37 69 48 – 200000

a) b) c)

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L a b o r t e c h n i k I n t e r v i e w


LP: Herr Dr. Weber, Sie feiern in diesemJahr den 200. Geburtstag Ihres Firmen-gründers. Gibt es technisch noch Aspekte,die sich zu den Anfängen des Unterneh-mens zurückverfolgen lassen?Dr. Markus Weber: Der Unternehmensgründer Carl Zeiss wurde mit Mikroskopenund seinem fortwährenden Streben nachPräzision sehr erfolgreich. Aber erst dievon Ernst Abbe – dem späteren Geschäfts

partner von Carl Zeiss – entwickelte Theorie der Abbildung im Mikroskop verschaffte Carl Zeiss einen wichtigen technologischen Vorsprung. Am Anfang hatte ZeissMikroskope nur nach Erfahrungswertenhergestellt. Ab 1872 baute er sie auf derGrundlage wissenschaftlicher Berechnungen und erreichte damit wesentlich bessere optische Eigenschaften. Dies wiederum ermöglichte bahnbrechende Forschun

Bilder:Zeiss

Die Zukunft derMikroskopie

Carl Zeiss 200. Geburtstag und ein Blick nach vorn

170 Jahre Unternehmensgeschichte, 200. Geburtstag von Carl Zeiss – 2016 warein besonderes Jahr für das Unternehmen. Dass solche Ereignisse auch Anlass

für einen Blick in die Zukunft sind, beschreibt COO Dr. Markus Weber.

Das Gespräch führte LPChefredakteur M A R C P L A T T H A U S

gen in Biologie und Medizin, wie z.B. dievon Robert Koch, Santiago Ramón y Cajalund Paul Ehrlich. Aber schon Abbe erkannte, dass Mikroskope der Zukunft mit dendamaligen nicht mehr viel gemeinsam haben werden, außer den Namen. Und er hatrecht behalten. In den Mikroskopen vonheute steckt aber dennoch viel von CarlZeiss Idee: Sie überzeugen durch das Zusammenspiel von hochpräziser Optik mitpräziser Mechanik – und heute ergänztdurch Elektronik und Software.

LP: Moderne Mikroskopie-Systeme werdenimmer leistungsfähiger, aber damit auchkomplexer. Wie unterstützen Sie die An-wender hier bei der Bedienung?WEBER: Wir setzen auf intuitive Bedienung und investieren dazu massiv in dieWeiterentwicklung unserer Softwarelösungen. Die Digitalisierung führt zu einerdigitalen Transformation der Industrie,und Zeiss hat auch hier den Anspruch,führende Technologien und Lösungen fürdie Anwender anzubieten und zwar vonder Forschung und Ausbildung bis zur Industrie. Komplexe Mikroskopsysteme statten wir mit zahlreichen Automationstechniken aus, die dem Anwender eine Vielzahl von manuellen Eingriffen in der Kalibrierung oder während der Bildaufnahmeersparen. So genannte „boxed“Mikroskope wie Zeiss Axio Scan. Z1 oder Zeiss Celldiscoverer 7, die weitgehend unabhängigvon Anwenderinteraktion eine große Anzahl von Proben digitalisieren, wären ohne fortschrittliche Automation gar nichtdenkbar.

LP: Durch das Okular blicken nur noch we-nige Anwender?WEBER: Das stimmt, die Steuerung undDurchführung eines Experiments erfolgt

Dr. Markus Weber ist Co-CEO und COO der Carl Zeiss Microscopy GmbH. Er hat anden Universitäten Karlsruhe und Ulm Physik studiert sowie 2002 an der UniversitätUlm promoviert. Einstieg als wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Zeiss im Unterneh-mensbereich Semiconductor Manufacturing Technology; danach Projektleiter Be-leuchtung im Bereich Lithographie-Optik; Vice President Engineering im Joint Ven-ture Team Cymer Zeiss; ab Oktober 2009 Leiter Vorentwicklung im GeschäftsbereichMicrosurgery des Unternehmensbereichs Medical Technology. Von 2010 bis 2015leitete er die Konzernfunktion Research & Technology der Zeiss-Gruppe.

Z U R P E R S O N Dr. Markus Weber

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L a b o r t e c h n i k I n t e r v i e w


nur noch selten am Mikroskop selbst, son-dern zunehmend volldigital gesteuert amComputer. Der Anwender konfiguriert dieBildaufnahme mit der Mikroskopsoftware,die mit Assistenten und definierten Work-flows heutzutage sogar die Konfigurationkomplexer Experimente mit minimalemTrainingsaufwand zulässt. Unsere Soft-ware übernimmt dann nicht nur die Auf-nahme der Bilddaten in 2D oder 3D – de-ren Speicheraufkommen bei hochmoder-

Qualitätskontrolle bietet. Das intuitiveBedienkonzept haben wir gemeinsam mitIndustriepartnern entwickelt.

LP: Ist das technisch Machbare in der Mi-kroskopie immer erstrebenswert oder solltehier ein Kompromiss zwischen Technik undgewünschter Anwendung gefunden wer-den?WEBER: Im ersten Moment steht der An-wender im Fokus: Es ist wichtig zu verste-

„ Die Digitalisierung führt zu einer digita-len Transformation der Industrie.“D R . M A R K U S W E B E R ,CoCEO und COO Carl Zeiss Microscopy

nen Systemen vom Gigabyte- bis in denTerabyte-Bereich gehen kann – sondernauch die Prozessierung und Analyse derBilddaten. Für besonders rechenintensiveProzesse wie zum Beispiel Dekonvolutionvon konfokalen Bilddaten mit dem Zeissexklusiven Airyscan-Detektor nutzen wirsogar die Rechenpower der Grafikkarte,um dem Anwender in möglichst kurzerZeit ein perfektes Ergebnis präsentierenzu können. Für die schulische und univer-sitäre Ausbildung haben wir frühzeitigden Trend zu mobilen Gadgets wie Smart-phones und Tablets genutzt und unter-stützen das „digitale Klassenzimmer“ mitMikroskopen, deren Kameras drahtlos mitTablets der Schüler und einer kostenfreienApp verbunden werden können. Für In-dustriekunden haben wir mit Zeiss Smart-zoom das „smarte Mikroskop“ vorgedacht,das einen vollautomatisierten Workflowmit standardisiertem Reporting in der

hen, was seine Aufgabe ist oder sein Pro-blem, das er lösen will und wie ihm einMikroskop dabei helfen kann. Aber natür-lich muss man auch manchmal etwas wa-gen und über die reine Anwendung hin-ausgehen. Henry Ford hat gesagt ‚Wennich die Menschen gefragt hätte, was siewollen, hätten sie gesagt: schnellerePferde!‘ Aber er hat nicht auf diesenWunsch gehört, sondern weiter an seineIdee geglaubt. Zeiss steht sei über 170Jahren für Innovationen – insbesondereim Bereich der Mikroskopie – und ist da-bei schon mehrfach an die Grenzen derPhysik gegangen. Bereits kurz nach derJahrhundertwende entwickelte HenrySiedentopf als Mitarbeiter von Zeiss dasso genannte „Ultramikroskop“ zusammenmit dem späteren Nobelpreisträger Ri-chard Zsigmondy. Aber es dauerte weitereJahrzehnte und technische Fortschritte,bis Ernst Stelzer das Grundprinzip des Ul-

tramikroskopes für die Lichtblatt-Fluores-zenzmikroskopie wiederentdeckte, für diewir wiederum das Zeiss Lightsheet Z.1anbieten. Ein aktuelles Beispiel: ZeissMulti-SEM 506, das schnellste Elektronen-mikroskop der Welt, war ursprünglich fürden Einsatz in der Halbleitertechnik kon-zipiert, bevor Forscher wie Jeff Lichtmanund Winfried Denk dessen Einsatz in derKonnektomforschung anregten. UnsereLösungen haben in der Forschung schonzu mancher Entdeckung beigetragen, dievorher nicht denkbar war.

LP: Abschließend ein Blick in die Zukunft:Wie denken Sie ist Ihr Unternehmen zum250. Geburtstag von Carl Zeiss aufgestellt?WEBER: 50 Jahre in die Zukunft blickenkann niemand. Aber ich gehe davon aus,dass Zeiss und insbesondere der Unter-nehmensbereich Microscopy auch für dieZukunft gut aufgestellt ist: Die Märkteentwickeln sich stabil. Die Digitalisierungbringt neue Chancen und Anwendungs-möglichkeiten mit sich. Die korrelativeMikroskopie wird zunehmend an Bedeu-tung gewinnen. Wir arbeiten unablässigdaran, unser Portfolio mit Licht-, Elektro-nen-, Röntgen- und Ionenmikroskopiedichter zusammenzubringen und For-schern den Datenaustausch nicht nur überalle Technologien und alle Größenordnun-gen, sondern sogar zwischen global ver-teilten Forschergruppen und deren In-strumenten so einfach und präzise wiemöglich zu gestalten. Vermutlich hatErnst Abbe damals wie heute recht – unddie Mikroskope der Zukunft werden mitden heutigen nicht viel gemeinsam ha-ben. Außer dem Namen auf dem Instru-ment.Vielen Dank für das Gespräch Herr Dr.

Weber.

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L a b o r t e c h n i k C h r o m a t o g r a p h i e


Die Qualität eines flüssigchromato-graphischen Trennprozesses hängtvon einer Vielzahl von Faktoren undZielgrößen ab. In der pharmazeutischenAnalytik von kleinen Molekülen können jenach Molekül für die UHPLC-Trennungs-optimierung bis zu zehn Faktoren sowiederen Wechselwirkungen signifikant sein.Solche Faktoren sind zu suchen in derGradientenzeit (tG), der Temperatur (T),der ternären Eluentzusammensetzung (tC)

* D R . H . - W. B I L K E :LC-Pharm-HPLC-Expert Service,83098 Brannenburg, Tel. +49-8034-6079305

* * P R O F . A . O R T H :Frankfurt University of Applied Sciences,60318 Frankfurt a.M.

des organischen Eluenten B, der Startkon-zentration (%Bs) und Endkonzentration(%Be) des organischen Eluenten B, dempH des wässrigen Eluenten A (pH) sowieder Flussrate (F). Nicht zu vergessen istnatürlich die stationäre Phase der Trenn-säule selbst als wichtige Einflussgröße.Zielgrößen sind zu sehen in der kritischenAuflösung Rs,krit. (Auflösung für das amschlechtesten getrennte Peakpaar imChromatogramm) für die optimale UHPL-Trennung sowie in der Retentionszeit desletzten Peaks im Chromatogramm tRmax.zur Minimierung der Analysenzeit. Die Mi-nimierung der Analysenzeit von Routine-methoden bietet ein erhebliches Potenzi-al zur Steigerung des Durchsatzes und derProduktivität im UHPLC-Analysenlabor.

Güte einer UHPLC-TrennungStrategie zum Screenen von UHPLC-Säulen

Wovon hängt die Güte einer UHPLC-Trennung ab? Lesen Sie, wie eine aufQbD-Prinzipien basierende Methode zur Beurteilung der Güte herangezogen wer-den kann, die neben der Auflösung des kritischen Peakpaares auch die Robust-heit der Trennung betrachtet. H A N S - W E R N E R B I L K E * U N D A N D R E A S O R T H * *

Kommerziell erhältliche Software zurComputer-unterstützten UHPLC-Metho-denentwicklung (CMD) wie etwa Drylab(Molnar-Institut für angewandte Chroma-tographie) oder Chromsword (VWR Inter-national) unterliegen den Einschränkun-gen einer maximal 3-Faktor-Optimierungsowie der Modellierung mit nur einer Ziel-größe (Auflösung des kritischen Peakpaa-res). Es wird am „globalen Optimum“ vor-bei optimiert [1], ohne dass eine Diag-nostik oder auch nur eine Strategie exis-tiert, um dies zu erkennen und zu verbes-sern.Ein mehr als drei Methodenparameter

sowie mehr als eine Zielgröße umfassen-des Screenen einer UHPLC-Trennung istdurch Verknüpfung der sehr effektivenArbeitsweisen von Computer-unterstütz-ter UHPLC-Trennoptimierung (chromato-graphische Modellierungssoftware z.B.Drylab 4) und statistischer Versuchspla-nung (statistische DoE-Software z.B.Modde 11 Pro) realisierbar [2].

Experimentelles

Die Versuche wurden von Robert Kormany(Egis Pharmaceuticals) und Imre Molnarund H.-J. Rieger (Molnar Institut) durch-geführt. Die Versuchsparameter waren:• Säule: UHPLC-Säulen der Dimension50x2,1mm mit 2-µm-Partikel.• Eluent: Die mobile Phase war eine Mi-schung von Acetonitril und 5mM Ammo-niumdihydrogenphospat-Puffer. Der Ana-lyt enthält 10µg/ml Amlodipin und seinePh.Eur.-Verunreinigungen (A, B, D, E, F,G und H), gelöst in Acetonitril:Wasser(30:70)(V/V)).Für neun unterschiedliche UHPLC-Säu-

len wurden jeweils vier chromatographi-sche Trennungen (linearer Gradient30 -90%B, Gradientenzeit 3min und9min, Temperatur 15°C und 45°C) beidrei verschiedenen pH-Werten (2,0, 2,5,

Bilder:LC-Pharm

-HPLC-ExpertService

1 Empirisches Prozessmodell mit den Einflussgrößen Gradientenzeit tG, Temperatur T,Startkonzentration Eluent B%, Endkonzentration Eluent B%, pH wässriger Eluent A, Fluss-rate F und den Zielgrößen, Auflösung mehrerer Peakpaare sowie minimale Analysenzeit.

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3,0) des phosphatpufferhaltigen EluentenA auf einem Shimadzu LC-2010C (Verweil-volumen 1,06ml) ausgeführt. Detektiertwurde bei 254nm. Das Injektions-Volu-men betrug 1µl [3].

Empirisches Prozessmodell

Ableitend aus den Rohdaten dieser 3-Fak-tor-Optimierung (zur Verfügung gestelltvom Molnar-Institut für Chromatogra-phie), wurde für die simultane Optimie-rung aller signifikanten UHPLC-Metho-denparameter jeweils ein empirischesProzessmodell (s.Abb.1) [4,5] mit sechsFaktoren und mehreren Zielgrößen fürdrei UHPLC-Säulen aufgestellt, abgearbei-tet und visualisiert. Zum robusten Scree-nen wurde die sehr effiziente Arbeitswei-se der statistischen Versuchsplanung(DoE) benutzt. Basierend auf den Ergeb-nissen der statistischen Versuchsplanungwird ein empirisches, statistisch abgesi-chertes Prozessmodell erstellt und nachModell-Überprüfung mit einfachen statis-tischen Diagnosen (Residuenanalysen)ein Screening durchgeführt. Dabei tretenhäufig Zielkonflikte auf. Einstellungen derFaktoren, die für eine Zielgröße günstigsind, können für andere Zielgrößen un-günstig sein. Um robust zu screenen, istalso ein Multi-Zielgrößen-Modell notwen-dig [6]. Den Bereich, den alle Faktorenvon ihrer minimalen bis zu maximalenEinstellung abdecken, nennt man Ver-suchsraum, im Kontext von QbD auchKnowledge Space. Er ist i.d.R. wesentlichgrößer als der anschließend zu bestim-mende Design Space [7]. Meist benötigtman mehrere Zielgrößen, um alle Zieleeiner Versuchsreihe abzubilden. Die Auf-lösung des kritischen Peakpaares wirdauch heute noch als alleinige Zielgrößeeiner UHPLC-Trennung angesehen [8].

Versuchsplan zum Screening

Design of Experiments und Quality-by-Design-Analyse sind tatsächlich der ef-fektivste Ansatz um eine Modellierungaller signifikanten Faktoren und Zielgrö-ßen einer UHPLC-Trennung zu erreichen[9]. Ein Problem ist, dass bei Optimierender UHPLC-Trennung durch die erforderli-che Variation der Versuchsbedingungeneine Umkehr der ursprünglichen Peakrei-henfolge für Peakpaare auftritt. Wenn Än-derungen in der Elutionsreihenfolge derPeaks auftreten, verweist die Literatur[10] auf zwei Einwände gegen eine Mo-dellierung der Auflösung als Zielgröße:

• 1. Zwei Peaks A und B ändern ihre Elu-tionsreihenfolge ei

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November2016 40.Jhg. LP11 · 2016-10-31 · Inno v ati on - Prä z isi on - Gen au ig keit seit 1 93 6 ! Ÿ Kohlenstoﬀphasen Ÿ TO C/EC/TIC Ÿ TO C400 /ROC /TIC900 Ÿ VD Lufa konform