Entwicklung eines neuen optischen Enzymsensors zum Nachweis von Pestiziden in Obst und Gemüse auf Basis nanoporöser Monolithe

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurden grundlegende Untersuchungen hinsichtlich der Entwicklung eines neuartigen Sensors zur Detektion von Pestiziden in Obst, Gemüse oder Wasser auf der Basis poröser Glasmembranen durchgeführt. Die Anforderungen waren eine niedrige Nachweisgrenze, eine kurze Ansprechzeit und eine hohe Langzeitstabilität. Das Messprinzip beruht auf der Bestimmung der pH-Wertänderung in der wässrigen Substratlösung durch die Hydrolyse des Enzyms Acetylcholinesterase. Erfolgt eine Inhibierung des Enzyms, so bleibt die pH-Wertänderung aus. Die Detektion der Änderung erfolgt durch einen pH-sensitiven Farbstoff. Sowohl Enzym als auch Farbstoff wurden an nanoporöse Glasmembranen immobilisiert. Es wurden zahlreiche Untersuchungen wie Aktivitätsmessungen, Bestimmungen der Langzeitstabilität und Inhibierungsmessungen durchgeführt. Um die Anforderungen zu erreichen, war es wichtig die Textur der Membranen und die Aminogruppendichte bzw. die Anbindung des Glutardialdehyds zu optimieren.

In this work fundamental researches in regard to the construction of a novel sensor for pesticide-detecting in fruits, vegetables and water were carried out. The requirements are a low dection limit, a short response time and a long stabilitity. The measuring principle is based on the determination of changing pH-value in an aqeous substrat-solution Acetylcholinchloride by enzyme-caused hydrolysis. As a result from inhibition no pH-value-changing can be detected. To average the ph-value a pH-sensitive dye is used. Both, enzyme and dye, were immobilized on nanporous glass membranes. Numerous measurements and tests like activity-measurements, tests for long term stability and inhibition tests were accomplished. In order to achieve the requirements it was also neccessary to optimize various parameters like texture of the membranes and optimize the surface by aminosilanisation and linking Glutardialdehyde.