Elektrodialyse im Labor beschleunigt Probenaufbereitung

Jena – Mit einer miniaturisierten Elektro­dialyse wollen Biochemiker des Universi­täts­klinikums Jena (UKJ) 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.

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 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“, erläutert Heidrun Rhode vom Institut für Biochemie am UKJ. „Aber für das Screening von Biomarker- oder Wirkstoffkandidaten in Tausenden von Proben ist sie sehr aufwendig 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 Stefan Kreusch, Mitgründer der Scienova, das Potenzial der Methode.

In einem Kooperationsprojekt, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie für zwei Jahre 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, denn die Elektrodialyse darf die Proteine oder Nukleinsäuren in der Probe nicht beeinträchtigen.

Die Geometrie der Vorrichtungen orientiert sich am standardisierten Laborzubehör. Ziel ist es, die Elektrodialyse zur wesentlich schnelleren Bearbeitung wichtiger Proben zu nutzen. Angestrebt wird die parallele Dialyse von acht Proben von 10 bis 500 μl. Perspektivisch wollen die Wissenschaftler das Verfahren für Hochdurchsatztechniken fit machen.

EB