Schnell, präzise und innovativ: Streumessung mit dem fluidlab R-300 Spektrometer von anvajo

Hintergrundwissen

Im Allgemeinen handelt es sich bei Schwebstoffen um ungelöste Feststoffe, die sich in der Wasserphase befinden. Aufgrund ihrer kleinen Größe und geringen Dichte befinden sie sich in der Schwebe. Somit sind sie Teil eines Zwei-Phasen-Systems, wobei sie die feste Phase bilden. Schwebstoffe können aus organischem, aber auch anorganischem Material bestehen. Hierzu gehört ebenso totes Material. Solange in der Flüssigkeit eine gewisse Turbulenz vorhanden ist, die die Schwebstoffe in Bewegung hält, wird von Schwebstoffen gesprochen. Sind diese allerdings nicht mehr in Bewegung, sinken die festen Partikel und werden als Sinkstoffe bezeichnet. Am Boden bilden diese schließlich das Sediment aus. 

Um die Streuung messen zu können, ist es daher wichtig, dass die Partikel als Schwebstoffe in der Flüssigkeit vorliegen. Sie müssen darin gut verteilt sein, was durch Aufpipettieren oder durch eine Durchmischung der Flüssigkeit erreicht wird. Es ist wichtig, dass dieser Schritt kurz vor der Messung durchgeführt wird und die Suspension nicht zu lange steht.  Somit ist die Bezeichnung dieser festen Partikel von den lokalen hydrodynamischen Bedingungen abhängig.3 

Schwebstoffe entstehen, wenn zwei Phasen mit unterschiedlichen Eigenschaften vermischt werden.  In diesem Fall bilden sie keine homogenen Lösung aus, sondern zum Beispiel eine Suspension. So führen auch Bakterien in einer Flüssigkeit zur Trübung. Das Licht, welches die Suspension passiert, wird durch die Zellen gestreut. Dies führt zu einer Trübung der Flüssigkeit. Es kommt zu einer stärkeren Streuung, je mehr Zellen vorhanden sind. 

Aus diesem Grund verstärkt sich die Trübung der Suspension, wenn die Zellen sich vermehren.4 Durch die Überprüfung des Wachstums kann bestimmt werden in welcher Wachstumsphase sich die Bakterien befinden. Auf diese Weise kann der ideale Zeitpunkt für die Zellernte festgelegt werden. 

Die Trübung von Bakteriensuspensionen wird mittels eines Spektralphotometers gemessen. Dabei wird Licht durch die Flüssigkeit geleitet. Das Licht, welches von der Flüssigkeit nicht gestreut wird, wird vom Detektor gemessen. 

Die Streumessung beim Bakterienwachstum wird meistens bei folgenden Wellenlängen durchgeführt:

  • 480 nm (blau)
  • 540 nm (grün)
  • 600 nm (orange)
  • 660 nm (rot)


Auch wenn das Gerät bei kürzeren Wellenlängen empfindlicher reagiert, liefert die Messung der Dichte einer Zellsuspension bei längeren Wellenlängen genauere Ergebnisse. 5

Es ist zu beachten, dass es durch das einfallende Licht auch zur Absorption durch die Mikroorganismen kommt. Die Streumessung misst lediglich das gestreute Licht, nicht die Absorption.6

Der Wert bei der Streumessung richtet sich nach der Menge der festen Partikel in der Flüssigkeit wie zum Beispiel Bakterien. Je mehr Partikel in der Flüssigkeit vorhanden sind, umso stärker wird das Licht gestreut und desto höher ist die Extinktion.

Bei der OD Messung können sich Luftblasen bilden und zu Störungen der Messung führen. Aus diesem Grund ist es wichtig, dass sich die Suspension während der Messung möglichst wenig in Bewegung befindet.7

Der speziell für Streumessung angepasste Adapter des fluidlab R300 sorgt zudem für vergleichbare Ergebnisse mit einem geringen Messfehler. 

Vorteile einer Streumessung mit dem fluidlab R-300: Einfach zu handhaben, schnelles Ergebnis, ortsunabhängig

Streulicht lässt sich nur schwer genau erfassen und viele Spektrometer sind für diese Art der Messung nicht richtig validiert. Der spezielle Adapter für die Messkammer des R-300, ermöglicht eine präzise Auslesung des Lichtsignals.

Streulichtmessungen mit dem fluidlab R-300 sind mit Streustrahlungsstandards validiert, sodass zuverlässige und reproduzierbare Ergebnisse erzielt werden. Folglich ist die Vergleichbarkeit zwischen den Geräten sehr hoch, was den Vergleich von Ergebnissen erleichtert, die an verschiedenen fluidlab R-300 Geräten erzeugt wurden.

Das Spektrometer des R-300 deckt einen Wellenlängenbereich von 375 nm bis 700 nm ab. Somit wird ein Großteil des Spektrums abgedeckt. Hierbei liegt die spektrale Auflösung bei 2 nm.

Da das Gerät klein und tragbar ist, kann es mobil eingesetzt werden und nimmt auch unter der sterilen Werkbank nicht viel Arbeitsplatz ein. 

Es kann sowohl der Zellzähler als auch das Spektrometer des Geräts genutzt werden. Auf diese Weise werden die wichtigsten Tools, die im Labor benötigt werden, in einem Gerät vereint. Unabhängig von der Zellgröße können somit Aussagen über die Zelldichte getroffen werden. 

 

Wie funktioniert die Streumessung mit dem fluidlab R-300?

Es ist wichtig, dass Standardküvetten, die über ein maximales Füllvolumen von 4,5 ml bzw. 3 ml verfügen, für eine Messung mindestens ein Füllvolumen von 2,5 ml bzw. 1,5 ml haben.

Bevor die Trübung der Zellsuspension gemessen werden kann, wird die Flüssigkeit auf und ab pipettiert, sodass die Zellen möglichst gleichmäßig darin verteilt sind. Bei der Lichtquelle des fluidlab R-300 handelt es sich um eine LED , welche vor der Messung eingeschaltet wird.

Dank des speziellen Adapters, passiert das Licht die Frontseite in einem kleinen Abstrahlwinkel und durchstrahlt die Küvette mit der Zellsuspension.  Das Licht wird innerhalb der Küvette reflektiert und von den Zellen gestreut. Dann passiert es die Rückseite des Adapters und wird detektiert. Als Ergebnis wird der Extinktionswert der Flüssigkeit, also die Abschwächung des Lichtsignals durch die Streuung auf dem Display angezeigt. 

Wie eine Messung mit dem R-300 durchgeführt und die Küvette verwendet wird, haben wir für Sie in unserem Einführungsvideo zum anvajo fluidlab R300 genauer dargestellt. 

Der Begriff “Trübung” bezeichnet die Verringerung der Transparenz einer Flüssigkeit. Diese wird durch ungelöste Partikel in der Flüssigkeit verursacht.1 Die Streumessung ist ein Routineverfahren im Labor, mit dem man das Wachstumsverhalten von Bakterien überprüfen kann.

Hierfür wird die optische Dichte (OD) der Bakteriensuspension bei einer Wellenlänge von 600 nm mit einem Spektralphotometer gemessen und durch den Extinktionswert angegeben.2 Dabei besteht oftmals das Problem, dass der Extinktionswert von Photometer zu Photometer variiert, sodass kein aussagekräftiger Vergleich der Werte möglich ist. 

Dank des speziellen Adapters für die Streumessung des R-300, wird diese Variation verringert und die Messungen, die auf verschiedenen Geräten durchgeführt wurden, sind besser miteinander vergleichbar. 


Die wichtigsten Merkmale des fluidlab R-300 auf einen Blick

Das fluidlab R-300 ist das erste wirklich tragbare Spektrometer. Während andere Spektrometer im Labor viel Arbeitsfläche einnehmen und an einen festen Ort im Labor gebunden sind, ist das fluidlab R-300 um ein Vielfaches kleiner als die herkömmlichen Geräte.

Dadurch kann der Arbeitsplatz auch anderweitig genutzt und die Messungen können an verschiedenen Arbeitsplätzen durchgeführt werden.

Abgesehen hiervon bietet das fluidlab R-300 weitere Vorteile:

  • klein und tragbar: Die Tragbarkeit des Geräts ermöglicht einen mobilen Einsatz im Labor. Durch die kleine Größe wird zudem weniger Platz benötigt, wodurch mehr Arbeitsfläche zur Verfügung steht. 
  • vergleichbar:  Der spezialisierte Adapter für Streumessung ermöglicht eine bessere Vergleichbarkeit der Ergebnisse untereinander.
  • 2 in 1: Das fluidlab R-300 kombiniert ein Spektrometer und einen Zellzähler in einem Gerät

 

FAQs

Zur Streuungsmessung wird lediglich das fluidlab R-300 benötigt. Es sind keine weiteren Geräte notwendig. Das Gerät ist bereits mit einer Software ausgestattet.

Es ist nicht notwendig zusätzliche Lizenzen zu erwerben oder zu verlängern.  Für die Streumessung können Standardküvetten (10 x 10 mm) genutzt werden. Außerdem sollte der passende Adapter verwendet werden. 

Nach der Messung wird der Extinktionswerts bei der voreingestellten Wellenlänge auf dem Display angezeigt.Hierbei handelt es sich um die Abschwächung des Lichtsignals, bei zum Beispiel 600 nm. 

Zusätzlich wird aber auch das gesamte Absorptionsspektrum der Flüssigkeit in einem Bereich von 375 nm - 700 nm gemessen und in einem Spektralgraphen angezeigt.

Die zwei grünen Cursor können manuell im Graphen verschoben werden, wodurch man sich auch Extinktionswerte bei anderen Wellenlängen anzeigen lassen kann. 

In welchen Fachbereichen kann eine Streumessung mit dem fluidlab R-300 durchgeführt werden?

Das Gerät hat eine CE-Zertifizierung und muss daher hinsichtlich weitergehender Qualitätskriterien, die für die Verwendung in manchen Fachbereichen erfüllt werden müssen, individuell mit den Anforderungen abgeglichen werden. 

Das Gerät ist nicht als Medizinprodukt zertifiziert und darf daher nicht zur Untersuchung von humanmedizinischem Material für eine Diagnosestellung verwendet werden. 

Abgesehen hiervon ist das R-300 für Forschungszwecke wie Grundlagenforschung geeignet.

In einigen Bereichen ist das Gerät bereits im Einsatz. In Universitätsinstituten für Biologie oder Medizin wird das R-300 in Laborpraktika zur Forschung und in folgenden Bereichen eingesetzt:

  • Zell- und Molekularbiologie,
  • Biotechnologie,
  • Pflanzenphysiologie,
  • Ökologie,
  • Mikrobiologie,
  • Biochemie und
  • klinische Chemie

 

In biotechnologischen Unternehmen kann das Gerät hierbei dienen:

  • Kontrolle und Überwachung der Hefevermehrung
  • Kontrolle und Überwachung der Bakterienvermehrung

 

Weiterhin kann es in Brauereien zum Einsatz kommen bei:

  • Überwachung der Dichte von Hefekulturen

 

Ein weiterer Anwendungsbereich ist der Nachweis und die Quantifizierung von Mineralien und kleinen Molekülen bei der Analytik von

  • Wasser,
  • Boden,
  • Milch,
  • menschlichen und tierischen Nahrungsmitteln,
  • Chemikalien,
  • Kleidung,
  • Umwelt,
  • Baumaterial,
  • Desinfektionsmitteln,
  • Galvanik
  • und Kosmetika.

 

Klein, präzise, kostengünstig: Was kostet das fluidlab R-300 Spektrometer von anvajo?

Das fluidlab R-300 befindet sich preislich in der gleichen Kategorie, wie andere Spektrometer. Allerdings bringt es Eigenschaften mit sich, die herkömmliche Spektrometer nicht besitzen.  Das R-300 ist mehr als nur ein Spektrometer: es ist auch ein Zellzähler. Eine automatische Zellzählung kann somit mit dem Gerät ebenso durchgeführt werden.

So werden zwei Geräte in einem komprimiert, was ein großer Preisvorteil ist. 

Lieferumfang des fluidlab R-300 Spektrometers

Für einen optimalen Start in die Messung kommt das fluidlab R-300 in dem anvajo fluidlab R-300 Set, bestehend aus 

  • dem fluidlab R-300,
  • einem Schlüssel für den Adapter,
  • dem Adapter 01 für den Probenträger, acella,
  • dem Adapter 02 für Streumessungen,
  • dem Adapter 03 für Absorptionsmessungen,
  • einem Sensor-Reiniger,
  • einer Stromversorgungseinheit,
  • einem USB-Ladekabel,
  • einer Bedienungsanleitung und
  • einer Schnellstartanleitung.

 

Sind Sie an dem Erwerb eines oder mehrerer Geräte für Ihre Forschungsgruppe, Praktika oder Unternehmensstandorte interessiert? Dann holen Sie sich gerne einen Kostenvoranschlag ein.

 

Innovation für Ihren Arbeitsplatz: Steigern Sie die Qualität Ihrer Flüssigkeitsanalysen

Für Universitäten, Institute oder Firmen bietet anvajo die Möglichkeit, bei höheren Stückzahlen oder Ähnlichem, Rabatte bzw. Vergünstigungen zu vergeben.  Dies erfolgt allerdings nach einer individuellen Einzelabsprache, da es keine pauschalisierte Rabattgruppen gibt. 

Da die Software bei dem Gerät immer automatisch vorinstalliert ist, muss diese nicht zusätzlich erworben oder verlängert werden. Genauso müssen Sie keine zusätzlichen Lizenzen erwerben.

Weitere Informationen über das fluidlab R-300 erhalten Sie auf unserer Homepage oder nehmen Sie gerne Kontakt zu unserem Sales Team auf. 

Sie sind immernoch nicht überzeugt? Lesen sie das Nutzerinterview zum R-300 mit Patrick Rüdiger von der BASF.

 


 1 Hach Lange (2013): Trübung nach EN ISO 7027 - Verfahren zur Messung der Schwächung der durchgehenden Strahlung Applikation APP-PHM-0008, DOC042.72.20131.Apr13

 2 Madlen Konietzke (2009): Bachelorarbeit-Aufbau eines Sporulationsnachweises als In- Prozesskontrolle für die Herstellung rekombinanter Proteine in Bacillus subtilishttps://digibib.hs-nb.de/file/dbhsnb_derivate_0000000194/Bachelorarbeit-Konietzke-2009.pdf [01.04.2020]

 3 Spektrum (2000): Lexikon der Geowissenschaften. Schwebstoff, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, https://www.spektrum.de/lexikon/geowissenschaften/schwebstoff/14548 [01.04.2020]

 4  Madigan M. et al.: Brock Mikrobiologie kompakt. Messung des mikrobiellen Wachstums, Pearson, S. 204 ff.

 5  Vgl. Madigan M. et al.

 6  Vgl. Madigan M. et al.

 7  Sarah Kühnapfel et al. (2013): Eppendorf Application Note No 272, Bestimmung der Zelldichte von Bakterienkulturen mit Hilfe der Hellma Faseroptischen Sonde in Kombination mit dem Eppendorf BioSpectrometer, Oct 2013, S.3, https://www.eppendorf.com/product-media/doc/de/70323/Eppendorf_Detection_Application-Note_272_BioSpectrometer-Determination-cell-density-bacterial-cultures-Hellma-fiber-optic-probe-combination-Eppendorf-BioSpectrometer.pdf [01.04.2020]