Hochdurchsatz-Probenreinigung durch Elektrodialyse

Mit einer miniaturisierten Elektrodialyse wollen Biochemiker des Universitätsklinikums Jena und Entwickler der UKJ-Ausgründung Scienova die Probenaufbereitung für die biomedizinische Forschung beschleunigen. Dazu kombinieren sie die Labordialyse mit der Elektrodialyse und entwickeln das entsprechende Zubehör, um die Methodik als Hochdurchsatzverfahren durchführen zu können. Das Bundeswirtschaftsministerium fördert das auf zwei Jahre angelegte Kooperationsprojekt.

Die Probenlösung mit Proteinen oder Nukleinsäuren wird in einen Membranschlauch gegeben, dieser mit Klammern verschlossen und in eine Pufferlösung getaucht, bis sich die Konzentration kleiner Moleküle und Ionen durch die Membran hindurch ausgeglichen und so in der Probe wesentlich verringert hat - als Dauer für diese Labordialyse geben Arbeitsanleitungen oft eine Nacht oder 24 Stunden an. Nach dem Prinzip dieses gängigen Trennungsverfahrens läuft auch die einfach als Dialyse bezeichnete Nierenersatztherapie ab.

"Die Labordialyse ist oft ein notwendiger Arbeitsschritt zur Entfernung von Salzen, Farbstoffen oder Detergentien, weil diese die folgenden Analyseschritte verfälschen könnten", so PD Dr. Heidrun Rhode vom Institut für Biochemie am Jenaer Uniklinikum (UKJ). "Aber für das Screening von Biomarker- oder Wirkstoffkandidaten in tausenden von Proben ist sie sehr aufwändig und langwierig."

Wesentlich schneller geht die Wanderung durch die Membran, wenn die Ionen oder geladene Moleküle nicht nur von der Konzentration, sondern zusätzlich von einem elektrischen Feld angetrieben werden. Für die Meerwasserentsalzung und die Wasseraufbereitung ist die Elektrodialyse ein Standardverfahren, mit ihrer Anwendung in den Maßstäben biomedizinischer Labore betreten die Jenaer Entwickler Neuland. "Bei der Entfernung von Indigotin erreichten wir in fünf Minuten den gleichen Effekt wie in 24 Stunden Diffusionsdialyse", beschreibt Dr. Stefan Kreusch das Potential der Methode. Der Biochemiker ist einer der Gründer der Scienova GmbH, die auf Zubehör für die parallele Labordialyse kleinster Mengen spezialisiert ist.

In einem Kooperationsprojekt, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert wird, wollen die Partner jetzt die Anwendungsbedingungen der Laborelektrodialyse untersuchen und das notwendige Zubehör für eine einfache und sichere Handhabung entwickeln, das auch parallele Dialysen ermöglicht. Die UKJ-Biochemiker stellen Modellproben zur Verfügung, an denen physikalische und chemische Kenngrößen getestet werden. Die Elektrodialyse darf die Proteine oder Nukleinsäuren in der Probe schließlich nicht beeinträchtigen. Die Geometrie der Vorrichtungen orientiert sich am standardisierten Laborzubehör. "Wir wollen die Elektrodialyse alltagstauglich in jedes Labor zu bringen und damit wesentlich schneller wichtige Proben zu bearbeiten", so Stefan Kreusch. Projektziel ist die parallele Dialyse von acht Proben von 10 bis 500 μl. Perspektivisch wollen die Wissenschaftler das Verfahren für Hochdurchsatztechniken fit machen.

Quelle: idw / Universitätsklinikum Jena