Qualität von Reinigungs- und Desinfektionsverfahren überprüfen Zeitnah und in Eigenregie

Das wfk – Cleaning Technology Institute in Krefeld entwickelt derzeit ein neues Verfahren zur biochemischen Synchronbestimmung hygienerelevanter Mikroorganismen und der Gesamtkeimzahl auf Oberflächen, das in Eigenkontrolle anwendbar ist.In hygienisch anspruchsvollen Bereichen (z.B. Lebensmittelindustrie, Pharma-, Kosmetik- und Gesundheitsbereich) sind Hygiene-Qualitätsmanagement-Systeme von großer Bedeutung, da die hygienischen Anforderungen stetig steigen. Zur Überprüfung der Qualität von Reinigungs- und Desinfektionsverfahren werden routinemäßig stichprobenartige Endproduktkontrollen vorgenommen. Externe Auswertungen dauern und sind teuerDerzeit werden Abklatschplatten zur Beprobung der Oberflächen verwendet, die von externen mikrobiologischen Fachlaboratorien inkubiert und ausgewertet werden müssen. Dabei erfolgt sowohl eine Bestimmung der Gesamtkeimzahl als auch eine Bestimmung einzelner, im entsprechenden Anwendungsbereich hygienerelevanter Mikroorganismen (z. B. Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus hirae) unter Verwendung von Selektivnährmedien. Diese externe Auswertung verursacht zum einen hohe Kosten. Zum anderen erfordert sie einen Zeitraum von mindestens zwei Tagen. Verfahren, die zeitnah eine Bestimmung hygienerelevanter Mikroorganismen sowie der Gesamtkeimzahl auf Oberflächen im Rahmen einer Eigenkontrolle ermöglichen, stehen derzeit nicht zur Verfügung. Forschungsprojekt zur AlternativlösungDaher wird im wfk – Cleaning Technology Institute ein neues Verfahren zur biochemischen Synchronbestimmung hygienerelevanter Mikroorganismen und der Gesamtkeimzahl auf Oberflächen als Eigenkontrolle entwickelt. Für das Verfahren der biochemischen Synchronbestimmung werden auf einem Probenträger thermosensitive Polymerbürsten immobilisiert. Unter einer Polymerbürste ist hierbei eine dichte Schicht von Polymerketten zu verstehen, die ähnlich den Borsten auf einer Bürste an einem Probenträger fixiert sind. Zur unspezifischen Bindung eines breiten Spektrums an Mikroorganismen werden die Polymerbürsten mit Lektinen (kohlenhydratstrukturenbindende Proteine, z.B. in mikrobiellen Zellwänden) funktionalisiert. Bei einer Oberflächenbeprobung mit den beschriebenen Probenträgern sorgt die hohe Beweglichkeit der Polymerbürsten dafür, dass auch Mikroorganismen in unzugänglicheren Oberflächenbereichen erreicht werden können (Abb. 1a) und eine effektive Bindung an den funktionalisierten Polymerbürsten erfolgen kann. Bei Abnahme der Probenträger von der Oberfläche wird die Thermosensitivität der Polymerbürsten zur Erhöhung der Stabilität des Systems genutzt. Durch einen kurzen Temperaturreiz (z.B. durch eine Wärmelampe) verkürzt und verdichtet sich die Polymerbürste in Richtung des Probenträgers und löst dabei die Mikroorganismen von der Oberfläche ab (Abb. 1b). Zur Visualisierung und Quantifizierung der gebundenen Mikroorganismen wird die Polymerbürste mit unterschiedlich fluoreszierenden Quantum Dots (nanoskalige Halbleiterkristalle) inkubiert. Die Quantum Dots werden entweder so funktionalisiert, dass sie unspezifisch ein breites Spektrum von Mikroorganismen (Lektin-Funktionalisierung) oder mit hoher Selektivität ausgewählte, hygienerelevante Mikroorganismen über bestimmte Antigene (Antikörper-Funktionalisierung) binden. Durch die starke Fluoreszenz der Quantum Dots können markierte Mikroorganismen durch Auszählen (z.B. Handmikroskop) quantifiziert werden. Hierbei ist es möglich, die Bestimmung hygienerelevanter Mikroorganismen (z.B. Inkubation mit rot fluoreszierenden antikörperfunktionalisierten Quantum Dots) und der Gesamtkeimzahl (z.B. anschließende Inkubation mit blau fluoreszierenden lektinfunktionalisierten Quantum Dots) auf demselben Probenträger innerhalb von maximal zwei Stunden durchzuführen (Abb. 2). Erste ErfolgeIm Rahmen erster Untersuchungen der Forschungsstelle konnten thermosensitive Polymerbürsten auf unterschiedlichen Probenträgern aufgebracht werden. Hierfür wurden aktive Startermoleküle kovalent an die Probenträgeroberflächen gebunden. Anschließend wurden diese mit einer Lösung des Monomers N-Isopropylacrylamid (NiPAAm) überschichtet und durch Zugabe eines Katalysators thermosensitive Polymerbürsten auf der Oberfläche hergestellt. Diese zeigen eine Übergangstemperatur von ca. 32 Grad Celsius, bei der sich die Polymerbürsten zusammenziehen. Weitere Versuchsreihen stehen anIn weiteren Untersuchungen konnten ferner geeignete Lektine identifiziert werden, die im immobilisierten Zustand ein breites Spektrum lebender Mikroorganismen binden. Eine Bindung abgetöteter Mikroorganismen durch die immobilisierten Lektine trat nicht auf. Derzeit laufen Versuchsreihen zur Immobilisierung der ausgewählten Lektine an den thermosensitiven Polymerbürsten sowie zur Beprobung von Oberflächen mit den lektinfunktionalen Polymerbürsten. Für weitere Informationen zu diesem Forschungsprojekt und zur Teilnahme am projektbegleitenden Ausschuss kontaktieren Sie das wfk – Cleaning Technology Institute e.V. (info@wfk.de). Dr. Gernot Marten | markus.targiel@holzmann-medien.de

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