KOMBISPEC

Kombination polymerbasierter Mikrospektrometer mit mikrofluidischen Einwegkomponenten zur schnellen Vor- Ort-Analytik in der Lebensmittelproduktion

Vor-Ort-Analytik in der Lebensmittelherstellung: Lab-on-a-Chip-Plattform für den Mykotoxinnachweis in der Getreideproduktion

Projektziel ist eine Lab-on-a-Chip-basierte Plattform zur schnellen Vor-Ort-Analytik für den Nachweis von Mykotoxinen (Schimmelpilzgifte) in der Getreideproduktion. Die Belastung von Getreide mit Mykotoxinen betrifft ca. 25% der weltweiten Getreideproduktion und stellt für Verbraucher ein erhebliches Gesundheitsrisiko dar, weswegen die EU-Kommission Grenzwerte für Mykotoxine in Getreide erlassen hat. Nichtkonforme Ware bedeutet für Produzenten ein erhebliches wirtschaftliches Risiko. Daher werden neue schnellere und einfachere Tests für die industrielle Selbstkontrolle benötigt. Dabei ist der entstehende Mehrwert durch die massive Senkung der Produktionsausfälle von 8% auf 2% der Jahresproduktion bei Getreidemengen je nach Mühlengröße von einigen 100.000 bis über 1 Mio. Tonnen pro Jahr Anreiz genug, diese industrielle Selbstkontrolle umfassend einzusetzen.

Mikrospektrometerbasierte Analytikplattform

Zum flexiblen Vor-Ort-Einsatz zielt KOMBISPEC auf die Kombination einer Lab-on-a-Chip-Plattform mit einem justagefreien Kunststoffmikrospektrometer als zentralem Element. Somit verbindet das Forschungsvorhaben zwei innovative Ansätze.

Die erste Kerninnovation kommt aus dem Bereich der Photonik: Eine parallele hochsensitive und im mobilen Einsatz stabil arbeitende Mehrpunkt- und Mehrfarbendetektion wird durch die Verwendung eines monolithischen Kunststoffmikrospektrometers erreicht, das ohne Justage optischer Elemente auskommt und mittels Mikrospritzguss kostengünstig gefertigt werden kann.

Die Miniaturisierung der Lab-on-a-Chip-Technologie wartet mit der zweiten Kerninnovation auf: Der Lab-on-a-Chip-Ansatz, der alle Reagenzien und Analyseschritte auf einem kleinen Einwegartikel verbindet, macht ein vollautomatisches, portables System möglich.

Das KOMBISPEC-Projekt präsentiert ein vollständig durchdachtes System, das mit einem neuen Prozess der Probennahme aus Getreidestaub beginnt und das zeitaufwändige Sammeln und Mahlen des Getreides über flüssig macht. Es erlaubt einen nahtlosen Transfer in das analytische System, das Lab-on-a-Chip. Das Spektrometer ermöglicht die gleichzeitige Auswertung mehrerer Reaktionen und unterschiedlichster Farbstoffe und damit neue Wege bei der Erarbeitung der biologischen Nachweisverfahren. Damit wird eine vollständige Lösung für die Vor-Ort-Analytik der Mykotoxinbelastung von Getreide geliefert.

Die Verbundpartner werden nach drei Jahren Projektlaufzeit das Labormuster des KOMBISPEC-Systems, bestehend aus Gerät, Verbrauchsartikel und Assay, mit vier verschiedenen Myokotoxinnachweisen validiert haben.

Ab 2019 sind Interessenten aus den verschiedenen Anwenderbereichen (z. B. Getreideproduzenten, Mühlen oder Futtermittelhändler) zu Systemtests eingeladen.