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Dokumentenidentifikation DE102006014986A1 04.10.2007
Titel Verfahren und Vorrichtung zum biochemischen Nachweis gasförmiger organischer Schadstoffe in der Luft
Anmelder Gesellschaft zur Förderung von Medizin-, Bio- und Umwelttechnologien e.V., 06132 Halle, DE
Erfinder Bergmann, Walburga, Dr., 06179 Höhnstedt, DE;
Winkler, Norbert, Dr., 07745 Jena, DE;
Pöhlmann, Sirko, 07334 Kamsdorf, DE;
Leifheit, Matthias, 06179 Teutschenthal, DE
Vertreter Voigt, W., Ing. Pat.-Ing., Pat.-Anw., 06108 Halle
DE-Anmeldedatum 30.03.2006
DE-Aktenzeichen 102006014986
Offenlegungstag 04.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.10.2007
IPC-Hauptklasse G01N 31/00(2006.01)A, F, I, 20060330, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Analyseverfahren unter Einbeziehung enzymatischer Biosensoren, mit dem gasförmige organische Stoffe in geringen Konzentrationsbereichen selektiv gemessen werden. Mit der entsprechenden Vorrichtung erfolgt die Realisierung des Analyseverfahrens. Die Vorrichtung ist unter Verwendung von Teststreifen einfach zu handhaben.
Erfindungsgemäß erfolgt der Nachweis der Schadstoffe, indem auf einem für UV-Licht transparenten Träger (A) eine Sol-Gel-Schicht (B) mit Enzymen (C) und dem Coenzym NADH (D) oder seiner oxidierten Form NAD+ aufgebracht ist, die Schicht (B) von einer Luftprobe mit darin enthaltenen Analyten angeströmt wird, weiterhin die Schicht (B) mit UV-Licht im Wellenlängenbereich von 310-370 nm bestrahlt wird, Analytmoleküle in die Schicht (B) eindringen, dort biochemisch durch die immobilisierten Enzyme unter Veränderung der NADH-Konzentration umgesetzt werden, mit Veränderung der NADH-Konzentration sich die Absorption der Schicht im Bereich zwischen 310-370 nm zeitlich verändert und die Veränderung der Absorption mittels optoelektronischer Baugruppen ermittelt und ausgewertet wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Analyseverfahren unter Einbeziehung enzymatischer Biosensoren, mit dem gasförmige organische Stoffe in geringen Konzentrationsbereichen selektiv gemessen werden können. Mit der entsprechenden Vorrichtung erfolgt die Realisierung des Analyseverfahrens. Die Vorrichtung ist unter Verwendung von Teststreifen einfach zu handhaben.

Heutzutage sind gasförmige Schadstoffe allgegenwärtiger Bestandteil der Umgebungsluft urbanisierter Gebiete. Dabei sind nicht nur industrienahe Bereiche kontaminiert. Durch die große Vielfalt von Syntheseprodukten im Haushalt in Form von Baustoffen, Raumtextilien, Verbund- und Kunststoffen u.a.m. existiert auch eine Vielzahl von Schadstoffemittenten vor allem von organischen Löse- und Konservierungsmitteln.

So bildet z. B. Toluol eine wesentliche Leitkomponente bei Raumluftkontaminanten. Es wird als Lösungsmittel für Firnisse, Lacke, Druckfarben, Fette, Öle und Harze eingesetzt und ist Ausgangsstoff für sehr viele Zwischen- und Folgeprodukte. Hauptemittenten sind Kraftfahrzeuge, Farb- und Deckanstriche, großflächig aufgebrachte Klebstoffe, Mineralölindustrie, industrielle Toluolverwendung und Holzfeuer.

Die Immissionskonzentrationen in Ballungsgebieten liegen bei 0,08 mg·m–3 und in Reinluftgebieten bei bis zu 0,01 mg·m–3. Im Wohnbereich (Innenraumbereich) können Werte von 0,1 bis 0,2 mg·m–3 und mehr auftreten. Für die Allgemeinbevölkerung wird die tägliche Aufnahme mit 0,2 mg pro Einwohner angenommen. Obwohl die resultierenden Konzentrationen oft weit unter den gesetzlich verankerten Grenz- und Richtwerten liegen und damit direkte gesundheitliche Risiken eher gering sind, werden durch Geruchsbeeinträchtigungen Einschränkungen im Wohlbefinden, zum Teil psychosomatisch hervorgerufen, genannt. Die Probleme liegen nicht in akuten toxischen Wirkungen, sondern in der Langzeitexposition begründet. Stoffe wie Toluol können sich zudem in lipophilen Lebensmitteln anreichern und somit in erhöhten Konzentrationen über die Nahrung aufgenommen werden.

Andere Beispiele für organische Schadstoffe im Innenraumbereich sind Aldehyde (z. B. Formaldehyd, Acetaldehyd), Weichmacher in Kunststoffen (z. B. PCB's) oder Holzschutzmittel (z. B. halogenorganische Komponenten wie PCP). Weiterhin sei auf mikrobiell hervorgerufene flüchtige Verbindungen, sog. MVOC's (Microbial Volatile Organic Compounds) hingewiesen, wie sie z. B. durch versteckten oder offenen Schimmelpilzbefall freigesetzt werden.

Durch die erhöhte Sensibilisierung der Bevölkerung gegenüber schädigenden Umwelteinflüssen und dem gesteigerten Gesundheitsbewusstsein besteht ein zunehmendes Interesse an einfach handhabbaren, preiswerten und selektiven Messsystemen. Dabei liegt das Bestreben darin, eine sofortige Ergebnisanzeige zu erhalten. Langfristige Laboruntersuchungen in Verbindung mit einer professionellen Probenahme vor Ort sind zwar aussagekräftig, aber sehr kostenintensiv und deshalb von der Bevölkerung nur wenig akzeptiert.

Zur Eigenkontrolle im Verdachtsfall sind preiswerte Einmal-Teststreifen in Verbindung mit einem elektronischen Meßgerät ein Mittel der Wahl, wobei letzteres als Leihgerät z. B. in Apotheken oder Drogerien zur Verfügung gestellt werden kann.

Die Nutzung von Enzymen als biochemische Erkennungssysteme in Biosensoren ermöglicht die selektive Bestimmung einer großen Zahl von organischen Stoffen. Bislang konnten sich Biosensoren aber lediglich für einige wenige ausgewählte Messaufgaben durchsetzen, und dann meist nur für flüssige Proben (z. B. Blutzuckermessung).

Für die Messung organischer flüchtiger Stoffe existieren verschiedene Detektionsprinzipien. Arbeitsmedizinisch relevante Toluolkonzentrationen (0,1 bis 2 MAK bzw. 19 bis 380 mg·m–3) werden hauptsächlich mit Prüfröhrchen bestimmt, wobei nach dem Ansaugen der Luft eine Farbänderung im Röhrchen eintritt, wenn der gesuchte Schadstoff in der Luft vorhanden ist. Diese Röhrchen werden ab einem Messbereich von 5 ppm angeboten.

Geringe Konzentrationen können nur durch eine Probenanreicherung mittels Passiv- oder Aktivsammlern (z. B. Aktivkohle, Tenax) und anschließender GC-Analyse bestimmt werden. Diese Methode ist etabliert und wird von einigen Firmen professionell durchgeführt. Jedoch bedarf es hierbei einer vergleichsweise aufwendigen Probenahme und Labortechnik verbunden mit einem nicht unerheblichen Zeitaufwand und hohen Kosten.

Im industriellen Bereich sind stationäre Messsysteme etabliert, die mit verschiedenen Sensoren für die Permanentüberwachung ausgestattet und aus diesem Grund sehr kostenintensiv sind.

In den meisten Fällen werden BTEX-Aromaten als Summenparameter über PID- oder FID-Detektoren bestimmt. Auch hier handelt es sich in der Regel um industrielle Anwendungen.

Für die Beurteilung von Raumluft treten in zunehmendem Maße auch die sog. „Elektronischen Nasen" ins öffentliche Interesse. Diese Systeme basieren auf der Anordnung vieler Einzelsensoren mit variablen Eigenschaften und sind für die Erfassung sehr geringer Konzentrationen prädestiniert. Die Sensoren sind jedoch unspezifisch und eine Zuordnung zu bestimmten Analyten kann erst durch das Hinzuziehen komplexer heuristischer Algorithmen erfolgen.

Im Rahmen der dazu veröffentlichten Literatur wird auch die Detektion von Toluol beschrieben [1], wobei das Detektionsprinzip auf der Wärmegenerierung infolge der Absorption und Desorption von Analyten an dünnen Polymerschichten oder organischen Clathratbildnern beruht. Das Wärmeleistungssignal wird mit Hilfe von Thermosäulenchips in ein Spannungssignal umgewandelt, aus dem ein demoduliertes Ausgangssignal berechnet wird. Im Gesamtsystem ist diese PC-gekoppelte Technik recht komplex und vom einfachen Anwender noch nicht praktikabel und ökonomisch einsetzbar.

MAUTE et al. [2] nutzen die durch die Absorption von Gasen hervorgerufene Veränderung der Resonanzfrequenz polymerbeschichteter Konsolen, um Octan, Toluol oder Butanol zu detektieren.

Für den Einsatz von Biosensoren in der Gasanalytik gibt es nur wenige Hinweise. GIL et al. [3] beschreiben einen Gas-Biosensor zur Bestimmung der Toxizität leicht flüchtiger Komponenten wie Benzol, Toluol, Ethylbenzol oder Xylol. Dabei werden Bakterien immobilisiert, die eine Biolumineszenz aussenden. Unter Einwirkung von Schadstoffen verändert sich diese Biolumineszenz.

Literatur:

  • [1] LERCHNER, J., CASPARY, D., WOLF, G.; Sens. Act. B 70(1-3), 2000, 57.
  • [2] MAUTE, M., RAIBLE, S., PRINS, F. E., KERN, D. P., ULMER H., WEIMAR, U. AND GÖPEL, W.; Sens. Act. B: 58 (1-3), 1999, 505.
  • [3] GIL, G. C., KIM, Y. J., GU, M. B.; Biosens. Bioelectron. 17, 2002, 427

Zur Bestimmung leicht flüchtiger organischer Stoffe auf der Grundlage der chemischen Detektion wird auf WO 94/28 408, US 4 003 257, US 4 154 086 und US 5 435 414 verwiesen. Es sei noch die DE 102 56 931 A1 erwähnt, die sich mit der Immobilisierung von biologisch aktiven Molekülen in Sol-Gel-Matrices zum Screening flüssiger Proben befasst, wobei es vor allem darum geht, ein Hochdurchsatz-Screening von Proben zu ermöglichen.

Zusammenfassend kann bis hierher festgestellt werden, dass zur Ermittlung flüchtiger organischer Stoffe verschiedene Detektionsprinzipien bekannt sind, wobei nicht übersehen werden darf, dass es sich um zeit- und kostenaufwendige Verfahren in Bezug auf die Probenahme und die Auswertung handelt und dem einfachen Anwender aus der Bevölkerung damit wenig geholfen ist. Die Detektion flüchtiger organischer Stoffe unter Verwendung von enzymatischen Sensoren ist bisher nicht bekannt geworden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung enzymatischer Sensoren ein Analyseverfahren vorzuschlagen, mit dem gasförmige organische Schadstoffe kostengünstig, sehr selektiv und in niedrigen Konzentrationsbereichen quantitativ gemessen werden können. Zur Realisierung des Verfahrens soll eine Vorrichtung unter Verwendung kostengünstiger Einmalteststreifen für viele verschiedene Analyten, u. a. Acetaldehyd, Toluol, Ethanol, konzipiert werden.

Die Vorrichtung als Testgerät soll auch für den „Nichtfachmann" einfach zu bedienen sein und soll relativ schnell das Ergebnis anzeigen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe wie folgt gelöst, wobei hinsichtlich der grundlegenden erfinderischen Gedanken auf den Anspruch 1 und 7 verwiesen wird. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Ansprüchen 2 bis 6 und 8 bis 13.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist auszuführen:

Die Erfindung ermöglicht eine selektive und quantitative Bestimmung von gasförmigen organischen Stoffen durch enzymatische Umsetzung des Analyten unter der Veränderung der Konzentration von NADH als biochemische Schlüsselkomponente. Dabei erfolgt eine Immobilisierung der reaktiven Komponenten in nanostrukturierten, optisch transparenten Schichten, so dass in Verbindung mit Kunststoff- oder Glasträgern kostengünstige Einmalteststreifen hergestellt werden können.

Die Kombination einer biochemischen Schlüsselreaktion mit spezifischen enzymatischen Rezeptorsystemen ermöglicht die Herstellung von Teststreifen für viele verschiedene Analyten, u. a. Acetaldehyd, Toluol, Ethanol.

Entsprechend des Patentanspruches 1 wird eine hohe Selektivität des Messverfahrens dadurch gewährleistet, dass eine biochemische Rezeptorkomponente als sensitives Element eingesetzt wird und dadurch ein Biosensor entsteht. Bei den eingesetzten Biokomponenten handelt es sich um Enzyme, mit denen der jeweilige Analyt umgesetzt wird. Die Enzyme sind in Sol-Gel-basierten nanostrukturierten Schichten auf optisch transparenten Trägem (Teststreifen) immobilisiert. Zusätzlich zum spezifischen Enzym wird je nach Messaufgabe das Coenzym NAD+ oder seine reduzierte Form NADH in das Immobilisat eingebracht und bildet die Schlüsselkomponente. Während der Nachweisreaktion ändert sich die NADH-Konzentration. Da NADH ein ausgeprägtes lokales Absorptionsmaximum bei 340 nm hat, lässt sich die Reaktion im langwelligen UV-Bereich gut detektieren.

Die biofunktionalisierten optischen Teststreifen werden für die Messung in eine Messkammer eines optoelektronischen Readersystems eingesetzt. Die zeitliche Änderung der Licht-Absorption wird bei der entsprechenden Wellenlänge gemessen, während das Immobilisat mit einem gleichmäßigen Probeluftstrom beaufschlagt wird.

Je nach Konzentration und Art des Analyten erfolgt eine unterschiedlich starke Absorptionsänderung durch Verbrauch oder Entstehung von NADH. Die Messung dauert nur wenige Minuten.

Die Teststreifen sind eingeschweißt bei kühler Lagerung (< 5 °C) mehrere Wochen haltbar.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen und des Erprobungsbeispiels erläutert.

Es zeigen:

1a eine Ausführungsform der Teststreifen in schematischer Darstellung, Vorderansicht,

1b wie 1a, jedoch Längsschnitt,

2 die prinzipielle Ausführung der Messvorrichtung,

3 die Darstellung von Messkurven für unterschiedliche Analytkonzentrationen am Beispiel des Analyten Acetaldehyd,

4 die Darstellung der Messwertkorrelationen am Beispiel des Analyten Acetaldehyd,

5 das biochemische Reaktionsschema für den Nachweis des Analyten Toluol.

Für den kostengünstigen, einfachen und reproduzierbaren Messbetrieb beinhaltet die Erfindung die Verwendung von Teststreifen zum einmaligen Gebrauch. Eine Ausführungsform zeigen die 1a/b. Der Teststreifen besteht aus einem für die auszuwertende Wellenlänge transparenten und mechanisch stabilen Träger (A), vorteilhafterweise aus Glas oder Polymethylmethacrylat (PMMA). Der Träger wird in einem eingegrenzten Bereich mit einer bioaktiven silikatischen Sol-Gel-Matrix (B) beschichtet. In dieser Matrix sind die Enzymmoleküle (C) sowie das Coenzym NADH (D) eingearbeitet. Alternativ handelt es sich bei der Komponente (D) auch um die oxidierte Form NAD+. Um die Löslichkeit und Aktivität der Biomoleküle zu gewährleisten, ist die Rezeptur der Sol-Gel-Matrix so optimiert, dass ein Lyogel mit hohem Wasseranteil entsteht. In der Sol-Gel-Matrix befinden sich zudem stabilisierende Bestandteile wie Puffer. Eine Aushärtung zum Xerogel soll vermieden werden, da in diesem Fall die katalytische Aktivität des Enzyms verloren geht. Ebenso führt der Einsatz organischer Lösemittel sowie das Tempern bei Temperaturen über 40 °C in der Regel zur Inaktivierung. Deshalb werden zweckmäßigerweise wässrige Lösemittel eingesetzt. Die Lyogelbildung erfolgt bei Temperaturen im Bereich von 4 – 30 °C. Grundlage für die Sol-Gel-Matrix bildet ein Precursor aus den Komponenten Tetramethylorthosilikat (TMOS) und Salzsäure. Dieser Precursor wird in einem bestimmten Verhältnis mit einer wässrigen Enzym-Pufferlösung versetzt, welche auch das Coenzym enthält. Das Mischungsverhältnis, der sogenannte r-Wert, ist entscheidend für die Konsistenz des entstehenden Gels. Als vorteilhaft für die Anwendung haben sich r-Werte > 30 erwiesen. Die Einarbeitung unterschiedlicher Enzyme in die Sol-Gel-Matrix ermöglicht die Herstellung unterschiedlicher Teststreifen für die Messung einer Vielzahl von Analyten. Die Funktion ist nicht auf den Einsatz einzelner Enzyme beschränkt. Auch können mehrere Enzyme bzw. Enzymkomplexe genutzt werden, um Reaktionskaskaden messtechnisch zu nutzen.

Die Sol-Gel-Matrix (B) wird in der Ausführungsform nach 1a/b als Guss-Schicht auf den Träger (A) aufgebracht. Vorteilhafte Schichtdicken betragen 0,3 – 2,0 mm. Um reproduzierbare Schichtdicken und die Formgebung zu gewährleisten, wird eine Kavität auf dem Träger hergestellt. Eine Ausführungsform ist das Aufkleben eines Begrenzungsrings (E) gemäß 1.

Alternativ kann die Struktur auch in die Trägeroberfläche eingearbeitet sein.

Die hergestellten Teststreifen können kühl und vor Austrocknung geschützt für mehrere Wochen gelagert werden.

Die Durchführung der Analyse ermöglicht die Anwendung einer optoelektronischen Mess-Vorrichtung. 2 zeigt eine Ausführungsform. Die Mess-Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse (1), in welchem eine Messkammer (2) sowie eine Gasförderpumpe (3) mit vorgeschaltetem Filter (12) enthalten sind. In der Messkammer befinden sich an gegenüberliegenden Seiten eine Lichtquelle (5), vorteilhafter Weise ausgeführt als LED mit einem engbandigen Emissionspektrum im Bereich der zu detektierenden Wellenlänge, sowie eine Fotodiode als Empfänger (6). In den Strahlengang wird der Teststreifen (4) für die Messung eingeführt und über Führungen (7) mechanisch stabilisiert. Dichtungslamellen (8) mindern das Eindringen von Fremdlicht und das Austreten der Luftprobe an der Eintrittsöffnungen für den Teststreifen. Über die Gasförderpumpe (3) wird im Messbetrieb die Luftprobe von der Umgebung angesaugt und durch den Probekanal (9) geleitet. Zuvor werden grobe Partikel, Stäube und Aerosole durch den Filter (12) abgetrennt. Wenn sich die zu analysierende Verbindung in der Luftprobe befindet, kommt es zur Wechselwirkung der Analytmoleküle mit der bioaktiven Schicht (10). Diese dringen in die Schicht ein und werden vom immobilisierten Enzym biochemisch umgesetzt. Dies führt zum Verbrauch des Coenzyms NADH. Dadurch wird die Absorption des UV-Lichts im Wellenlängen-Bereich von 340 ± 30 nm herabgesetzt, was bei konstanter Bestrahlung durch die Lichtquelle (5) zu einer zeitliche Änderung der Extinktion und damit des durch den Empfänger (6) ausgegebenen Signals führt. Alternativ zum NADH-Verbrauch können Enzymreaktionen eingesetzt werden, die zur Entstehung von NADH aus der oxidierten Form NAD+ führen, z. B. die Umsetzung von Ethanol in Acetaldehyd durch das Enzym Alkoholdehydrogenase. In diesem Fall führt dies zum zeitlichen Anstieg der Extinktion.

Eine Steuer- und Auswerteeinheit (11) verarbeitet die Messdaten, steuert die Aktoren während des Messverlaufs und bildet das Interface zum Bediener. Die Ergebnisbildung erfolgt durch Berechnung des Anstiegs der Signalkurve über der Zeit und Umrechnung in eine Analytkonzentration mittels Kalibrierkurve.

Erprobungsbeispiel 1

Zur Bestimmung der Komponente Acetaldehyd in der Luft werden Teststreifen konfektioniert, die als Enzym Alkoholdehydrogenase sowie das Coenzym NADH in der Sol-Gel-Matrix enthalten. Acetaldehyd wird unter Verbrauch von NADH zu Ethanol umgesetzt.

Für die Messung werden die vorgefertigten Teststreifen mit synthetischer Luft, welcher unterschiedliche Acetaldehyd-Konzentrationen beigemischt sind, mit einem Volumenstrom von 100 ml·min–1 angeströmt. 3 zeigt die resultierenden zeitlichen Änderungen der Extinktion bei einer Wellenlänge von 366 nm bei verschiedenen Analytkonzentrationen.

Die Anstiege der linearen Kurvenabschnitte werden berechnet. 4 zeigt den Zusammenhang zwischen zeitlicher Extinktionsänderung der Schichten und der Analytkonzentration in der Luftprobe als Sensorkennlinie.

Erprobungsbeispiel 2

Zur Bestimmung der Komponente Toluol in der Luft werden Teststreifen konfektioniert, die einen Enzymkomplex sowie das Coenzym NADH in der Sol-Gel-Matrix enthalten. Der Enzymkomplex Toluol-Dioxygenase (TOD) ist ein intrazellulär gebildeter Multienzymkomplex aus 3 Komponenten und kann z. B. aus Bakterienzellen der Gattung Pseudomonas gewonnen werden. TOD katalysiert die Dioxygenierung von Toluol zu cis-Toluol-Dihydrodiol unter Verbrauch von NADH entsprechend 5. Die einzelnen Komponenten, zwei Eisen- und ein Flavoprotein bilden eine Redoxkette. Das Flavoprotein, NADH-Ferredoxin-ReductaseTOL, überträgt ein Elektron vom Coenzym NADH auf ein kleines Eisen-Schwefel-Protein, das FerredoxinTOL. FerredoxinTOL reduziert das zweite Eisen-Schwefel-Protein, das sogenannte ISPTOL, durch Elektronentransfer. Das reduzierte ISPTOL katalysiert die Bildung von cis-Toluol-Dihydrodiol unter Anbindung von molekularem Sauerstoff an Toluol.


Anspruch[de]
Verfahren zum biochemischen Nachweis gasförmiger organischer Schadstoffe in der Luft, wobei mit dem Verfahren auf der Basis der Biosensorik eine selektive quantitative Bestimmung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem für UV-Licht transparenten Träger (A) eine Sol-Gel-Schicht (B) mit Enzymen (C) und dem Coenzym NADH (D) oder seiner oxidierten Form NAD+ aufgebracht ist, die Schicht (B) von einer Luftprobe mit darin enthaltenen Analyten angeströmt wird, weiterhin die Schicht (B) mit UV-Licht im Wellenlängenbereich von 310-370 nm bestrahlt wird, Analytmoleküle in die Schicht (B) eindringen, dort biochemisch durch die immobilisierten Enzyme unter Veränderung der NADH-Konzentration umgesetzt werden, mit Veränderung der NADH-Konzentration sich die Absorption der Schicht im Bereich zwischen 310 – 370 nm zeitlich verändert, die Veränderung der Absorption mittels optoelektronischer Baugruppen ermittelt und ausgewertet wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Sol-Gel-Schicht (B) ein oder mehrere Enzyme bzw. Enzymkomplexe (C) eingebracht sind. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den eingesetzten Enzymen um den Komplex Toluol-Dioxygenase (TOD), bestehend aus drei Einzelenzymen, der NADH-Ferredoxin-ReductaseTOL, dem FerredoxinTOL und einem Eisen-Schwefel-Protein (ISPTOL), zum Nachweis von Toluol handelt. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein silikatischer Precursor für das Sol-Gel, vorzugsweise Tetramethylorthosilikat (TMOS) in Verbindung mit einem wässrigen Lösemittel eingesetzt wird. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bereitung lyogelartiger Schichten das Volumenverhältnis zwischen Enzymlösung und Precursor im Ansatz, der sog. r-Wert, größer 5, vorzugsweise größer 30 eingestellt wird. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial des Trägers (A) für UV-Licht im Wellenlängen-Bereich von 310-370 nm durchlässig ist. Vorrichtung zum biochemischen Nachweis gasförmiger organischer Schadstoffe in der Luft, wobei mit der Vorrichtung auf der Basis der Biosensorik eine selektive quantitative Bestimmung erfolgt und zur Vorbereitung auf die Messaufgabe ein vorkonfektionierter Teststreifen in eine Messkammer eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Teststreifen (4) eine bioaktive Schicht (10) aufweist, in der Messkammer (2) eine UV-Lichtquelle derart platziert ist, dass das UV-Licht die bioaktive Schicht (10) bestrahlt, ein Probenkanal (9) so angeordnet ist, dass eine Durchströmung der Messkammer (2) mit Luftproben erfolgt und dabei ein intensiver Kontakt der Probe mit der bioaktiven Schicht (10) gegeben ist und ein Empfänger (6) derart positioniert ist, dass er den Lichtanteil, der von der bioaktiven Schicht (10) durchgelassen wird, detektiert. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Teststreifens (4) ein für UV-Licht im Wellenlängen-Bereich von 310 bis 370 nm durchlässiges, mechanisch stabiles Material, vorzugsweise Polymethylmethacrylat oder Glas ist. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Stabilisierung der bioaktiven Schicht (10) auf dem Teststreifen (4) ein Begrenzungsrahmen aufgebracht oder eine Kavität eingearbeitet ist. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtquelle verwendet wird, die ultraviolettes Licht (5) im Wellenlängenbereich von 310-370 nm, vorzugsweise engbandig bei 340 nm, emittiert. Vorrichtung gemäß Anspruch 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Lichtquelle (5) um eine lichtemitterende Diode (LED) handelt. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer von einem Gehäuse (1) mit integrierter Steuer- und Auswerteeinheit (11) umgeben ist, durch welches die Teststreifen (4) in die Messkammer (2) einführbar sind. Vorrichtung gemäß Anspruch 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Probenkanal (9) eine Gasförderpumpe (3) mit vorgeschaltetem Filter (12) angeordnet ist.






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