Die Verschmutzung von Oberflächengewässern und Grundwasser mit Schwermetallen (z.B. Arsen, Blei, Quecksilber etc.) ist ein globales Problem mit schwerwiegenden Folgen für die Umwelt, die Lebensqualität und die wirtschaftliche Situation. Die Ursachen sind vielfältig: Neben dem zunehmenden Verkehr spielen Schifffahrt, Industrie, Bergbau und andere anthropogene Faktoren eine Rolle. Die eingetragenen Schwermetalle reichern sich in Fischen und anderen Nahrungsmitteln an und gefährden so die menschliche Gesundheit, da Schwermetalle biologisch nicht abbaubar und toxisch sind. Eine umfassende Überwachung der Schwermetallbelastung in der Umwelt und insbesondere in Gewässern ist daher unerlässlich.

Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Umsetzung einer innovativen, portablen Analyseplattform zur gleichzeitigen Bestimmung mehrerer Schwermetalle in Wasser. Dazu wird ein optisches Detektionsprinzip verwendet, das auf den optischen Eigenschaften von Edelmetall-Nanopartikeln basiert. Diese Nanopartikel, die als immobilisierte Tropfen (sog. Spots) in einem Array angeordnet sind, bilden das Herzstück des Sensors. Dieses so genannte plasmonische Mikroarray ist punktuell mit spezifischen Nukleinsäure-Rezeptoren (sog. Aptameren) für die verschiedenen Schwermetalle funktionalisiert. Die Bindung von Schwermetallionen führt zu einer spektral messbaren Änderung der Partikelresonanzen der entsprechenden Spots, die mit einem spektral abbildenden Verfahren ausgelesen werden.  Der vorgeschlagene kostengünstige und vor Ort einsetzbare Multiplex-Demonstrator soll einen einfachen Test auf Schwermetallverunreinigungen in Wasserproben ermöglichen. Ziel ist es, einen tragbaren Demonstrator mit integriertem Sensorchip, Mikrofluidik und optischen Komponenten zu realisieren, der sowohl von Spezialisten als auch von weniger geschulten Anwendern genutzt werden kann.

Förderkennzeichen: EUREKA/BMBF FKZ 01DS23017B

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