Leipzig, Germany
June 8, 2020
Professor Tilo Pompe (left) and doctoral researcher David Rettke from the Institute of Biochemistry are developing a method for the rapid detection of glyphosate. Photo: Swen Reichhold, Leipzig University
Glyphosate is a very widely used herbicide. It is suspected to be carcinogenic, which is why a quick, low-cost method for detecting glyphosate would be highly beneficial. Researchers at Leipzig University and Technische Universität Dresden have spent more than a year working on a solution in a collaborative project with three companies from Saxony. Professor Tilo Pompe from the Institute of Biochemistry at Leipzig University has now reported on the scientific basis of the project together with his colleagues in the journal “Biosensors and Bioelectronics”.
Graphical representation of the detection principle. Image: Professor Tilo Pompe
“Until now, scientists have used costly laboratory methods to detect glyphosate. The detection principle we have developed uses the natural reaction of glyphosate in plants. By imitating this mechanism, the detection principle is highly specific,” he said. The corresponding enzyme is bound to a chip surface. During detection, elastic hydrogel microparticles bind to this surface. If glyphosate is present in the detection solution, then depending on the concentration this inhibits the binding of the microparticles to the chip surface. “By using microparticle binding, the detection method offers an extremely high level of sensitivity with regard to pesticide limits for drinking water,” said Pompe. At the same time, the method could be applied in practice as a simple, mobile detection principle using optical readout procedures.
For this reason, the current research project is also working with Saxon companies to develop a mobile readout device. At the same time, a patent application has been filed for the detection principle and companies are currently being sought to bring it to market.
Original title of the publication in Biosensors and Bioelectronics:
“Picomolar glyphosate sensitivity of an optical particle-based sensor utilizing biomimetic interaction principles”, doi.org/10.1016/j.bios.2020.112262
Forscher arbeiten an schnellem und einfachem Nachweis von Glyphosat - Auch Kontrolle des Trinkwassers unkompliziert möglich
Glyphosat ist ein sehr häufig eingesetztes Herbizid. Es steht im Verdacht, krebserregend zu sein. Der schnelle und möglichst wenig aufwendige Nachweis von Glyphosat ist daher ein wichtiges Thema, dem sich Wissenschaftler der Universität Leipzig und der Technischen Universität Dresden in Zusammenarbeit mit drei sächsischen Firmen seit mehr als einem Jahr in einem gemeinsamen Forschungsprojekt widmen. Prof. Dr. Tilo Pompe vom Institut für Biochemie der Universität Leipzig hat über die wissenschaftlichen Grundlagen des Projekts jetzt gemeinsam mit seinen Kollegen in dem Fachjournal „Biosensors and Bioelectronics“ berichtet.
"Der bisherige Nachweis von Glyphosat erfolgte mit aufwändigen labordiagnostischen Methoden. Das von uns entwickelte Nachweis-Prinzip nutzt die natürliche Reaktion von Glyphosat in Pflanzen und ist durch diese Nachahmung des Wirkprinzips hochspezifisch“, erklärt er. An eine Chip-Oberfläche wird das entsprechende Enzym angebunden. Während des Nachweises binden elastische Hydrogel-Mikropartikel an diese Oberfläche. Wenn Glyphosat in der Nachweislösung ist, wird die Anbindung der Mikropartikel an die Chip-Oberfläche konzentrationsabhängig verhindert. „Durch die Nutzung der Mikropartikel-Bindung kann der Nachweis extrem sensitiv im Bereich von Pestizid-Grenzwerten für Trinkwasser durchgeführt werden“, sagt Pompe. Gleichzeitig könne die Methode als einfaches, mobiles Nachweis-Prinzip durch optische Ausleseverfahren in die Praxis umgesetzt werden.
Aus diesem Grund wird in dem aktuellen Forschungsprojekt mit sächsischen Firmen an der Ausarbeitung eines mobiles Auslesegeräts gearbeitet. Gleichzeitig wurde das Nachweis-Prinzip zum Patent angemeldet, und es werden aktuell Firmen für dessen Kommerzialisierung gesucht.
Originaltitel der Veröffentlichung in „Biosensors and Bioelectronics“:
„Picomolar glyphosate sensitivity of an optical particle-based sensor utilizing biomimetic interaction principles“, doi.org/10.1016/j.bios.2020.112262
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