Einführung in die analytische Chemie: Schnelltests, Elektrochemische Methoden
Einführung in die analytische Chemie: Schnelltests, Elektrochemische Methoden
Einführung in die analytische Chemie: Schnelltests, Elektrochemische Methoden
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K. P.
K. P.
Diese Lernkarten bieten eine Einführung in analytische Chemie, insbesondere Schnelltests und elektrochemische Methoden auf Universitätsniveau. Sie behandeln Themen wie Elektrophorese, Potentiometrie, Voltammetrie und Immunoassays, wobei Antikörper, Ionen und Elektroden eine zentrale Rolle spielen. Die Karteikarten eignen sich für Studierende der Medizin und Pharmazie, die sich mit analytischen Techniken und deren Anwendungen vertraut machen möchten.
Karten
12
Lernende
3
Sprache
Deutsch
Kategorie
Medizin/Pharmazie
Stufe
Universität
Erstellt / Aktualisiert
18.05.2015 / 07.04.2016
Beispiele für Schnelltests
Tastatur-Befehle:
= drehen,
= vor-/rückwärts,
= scrollen
- Testpapiere (z.B. pH-Papier)
- Teststäbchen (Farbreagenz, Puffer, Komplexierungsmittel, Enzyme...)
- Prüfröhrchen für Luftanalytik (selektive Reagenzien auf Trägermaterial)
- Lab-on-a-Chip-Systeme ("Westentaschenlabore")
Immunoassays, Funktion
Tastatur-Befehle:
= drehen,
= vor-/rückwärts,
= scrollen
- Schlüssel-Schloss-Prinzip
- Spezifische Bindung von zu analysierenden Stoffen an Funktionseinheiten des Immunsystems (Antikörper)
- Antigen: hochmolekularer Analyt, Hapten: niedermolekularer Analyt
Immunoassays: Detektion der Belegung der Antikörper durch Antigene in einer Folgereaktion:
Tastatur-Befehle:
= drehen,
= vor-/rückwärts,
= scrollen
- durch eine enzymatische Umwandlung eines zugegebenen Substrats in ein farbiges Produkt: ELISA (enzyme linked immunoabsorbent assay)
- durch Zugabe eines zweiten, farbigen Antikörpers: Sandwich-ELISA
- durch Verwendung von radioaktiv markierten Antigenen, die kompetitiv zum Analyten am Antikörper binden RIA (Radioimmunoassay)
Immunoasseys: Nicht-lineare Regression
Tastatur-Befehle:
= drehen,
= vor-/rückwärts,
= scrollen
- Tritt bei vielen Schnelltests auf (ELISA oder Teststäbchen)
- Die Empfindlichkeit der Tests ist besonders gut etwa bei der Hälfte des Maximalsignals
- Sehr hohe oder tiefe Konzentrationen lassen sich nur schlecht quantifizieren
- Optimalen Messbereich beachten!
- Ungeeignet für den Nachweis von Spuren
Schwangerschaftstest (Immunochromatographie)
Tastatur-Befehle:
= drehen,
= vor-/rückwärts,
= scrollen
- Antigen: Schwangerschaftshormon hCG
- Bindung von hCG (grün) an einen Farbstoff-markierten hCG- Antikörper (rosa)
- Chromatographie zur Testzone mit zweitem, immobilisiertem Antikörper (grau)
- Bindung des wandernden Antigen- Antikörper-Farbstoff-Komplexes (Farbreaktion)
- Überschüssiger hCG-Antikörper (rosa) wandert weiter zur Kontrollzone und wird dort gebunden (zweite Farbreaktion)
Lab-on-a-Chip-Systeme ("Westentaschenlabore")
Tastatur-Befehle:
= drehen,
= vor-/rückwärts,
= scrollen
- Mikrofluidisches System mit Funktionalität eines makroskopischen Labors
- Automatischer Transport der Proben zwischen den verschiedenen Reaktions- und Analysekammern durch Kapillarkräfte
- Analyse von kleinsten Probenmengen
- Schnelle Vorort-Analysen
- Qualität ist der konventionellen Analytik unterlegen
- Kapillareffekte hängen von der Viskosität der Proben ab
- Beispiele:
- Detektion von Viren, Bakterien und Krebszellen in Blut (Immunoessay)
Elekrtoanalytische Methoden: Konduktometrie
Tastatur-Befehle:
= drehen,
= vor-/rückwärts,
= scrollen
- Stromlose Leitfähigkeitsmessung (Wechselstrom; damit keine Reaktion mit der Platte)
- Messung von Ionen in wässriger Lösung
- Beispiel: Titrationsindikator (am Äquivalenzpunkt ist die Leitfähigkeit einer Söure-Base-Titration im Minimum, da Leitfähigkeit von H3O+ und OH- sehr gross)
- Beispiel: Detektion der Ionenchromatographie
Elekrtoanalytische Methoden: Voltammetrie/Polarographie
Commandes clavier:
= tourner,
= avant/arrière,
= faire défiler
- Elektroden-Redoxreaktionen mit Stromfluss in Abhängigkeit einer angelegten Spannung
- Typische Analyten:
- Schwermetallionen
- Al3+
- Nitrat
- Nitrit
- reduzierbare organische funktionelle Gruppen (z.B. -COOH, NO2)
Elekrtoanalytische Methoden: Potentiometrie: pH-Elektrode
Commandes clavier:
= tourner,
= avant/arrière,
= faire défiler
- Messung der Potentialdifferenz einer Indikator- gegen eine Messelektrode
- Hauptanwendung: pH-Elektrode
- Auswertung von Potentialunterschiede
- zwischen Glasmembran und Messlösung
- und Glasmembran und innere Pufferlösung
- Innere Referenzelektrode dient zur Normierung der Potentiale
- Auswertung von Potentialunterschiede
Elekrtoanalytische Methoden: Potentiomertie: andere Elektrode
Commandes clavier:
= tourner,
= avant/arrière,
= faire défiler
- Ionenselektive Elektroden: z.B. für F-/Cl-/Br-/I-, Nitrat, Wasserhärte (Potentialaufbau über hydrophobe Membran wie bei pH-Elektrode)
- Enzym-Elektroden: Enzyme als Gel auf Oberfläche einer ionenselektiven Elektrode (z.B. Urease-Elektrode: Harnstoff-Umsetzung erzeugt pH-Änderung)
Elektropherese: Methode
- Migration von Ionen in einem elektrischen Feld
- Trennprinzip: Unterschiedliche Wanderungsgeschwindigkeit
- keine Chromatographie (da keine Verteilung)
- Biochemie/Molekularbiologie: Trennung von Proteinen, Polynukleotiden und anderen Biopolymeren
- Trägerfreie und trägergestützte Elektrophorese
- Trägergestützt: Ionen wandern auf einem Träger (Papier oder Gel)
- An dem mit Elektrolytlösung getränkten Filterpapier liegt eine Gleichspannung von ≥100 Volt an.
Elektrophorese: Kapillarelektrophorese (CE)
- Kapilare dient zur besseren Temperaturstabilisierung
- Typische Trennsäulen: 10-100 cm Länge, Innendurchmesser 25-100 μm (Fused-Silica-Material)
- Hochspannung an Pt-Elektroden: 30 kV
- Detektion: photometrische UVVIS- und Fluoreszenz-detektoren; elektrochemische Detektoren
- Trennung von DNA-Fragmenten und Oligonukleotiden nach ihrer Molekülgrösse
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Cartes-fiches
Beispiele für Schnelltests
- Testpapiere (z.B. pH-Papier)
- Teststäbchen (Farbreagenz, Puffer, Komplexierungsmittel, Enzyme...)
- Prüfröhrchen für Luftanalytik (selektive Reagenzien auf Trägermaterial)
- Lab-on-a-Chip-Systeme ("Westentaschenlabore")
Immunoassays, Funktion
- Schlüssel-Schloss-Prinzip
- Spezifische Bindung von zu analysierenden Stoffen an Funktionseinheiten des Immunsystems (Antikörper)
- Antigen: hochmolekularer Analyt, Hapten: niedermolekularer Analyt
Immunoassays: Detektion der Belegung der Antikörper durch Antigene in einer Folgereaktion:
- durch eine enzymatische Umwandlung eines zugegebenen Substrats in ein farbiges Produkt: ELISA (enzyme linked immunoabsorbent assay)
- durch Zugabe eines zweiten, farbigen Antikörpers: Sandwich-ELISA
- durch Verwendung von radioaktiv markierten Antigenen, die kompetitiv zum Analyten am Antikörper binden RIA (Radioimmunoassay)
Immunoasseys: Nicht-lineare Regression
- Tritt bei vielen Schnelltests auf (ELISA oder Teststäbchen)
- Die Empfindlichkeit der Tests ist besonders gut etwa bei der Hälfte des Maximalsignals
- Sehr hohe oder tiefe Konzentrationen lassen sich nur schlecht quantifizieren
- Optimalen Messbereich beachten!
- Ungeeignet für den Nachweis von Spuren
Schwangerschaftstest (Immunochromatographie)
- Antigen: Schwangerschaftshormon hCG
- Bindung von hCG (grün) an einen Farbstoff-markierten hCG- Antikörper (rosa)
- Chromatographie zur Testzone mit zweitem, immobilisiertem Antikörper (grau)
- Bindung des wandernden Antigen- Antikörper-Farbstoff-Komplexes (Farbreaktion)
- Überschüssiger hCG-Antikörper (rosa) wandert weiter zur Kontrollzone und wird dort gebunden (zweite Farbreaktion)
Lab-on-a-Chip-Systeme ("Westentaschenlabore")
- Mikrofluidisches System mit Funktionalität eines makroskopischen Labors
- Automatischer Transport der Proben zwischen den verschiedenen Reaktions- und Analysekammern durch Kapillarkräfte
- Analyse von kleinsten Probenmengen
- Schnelle Vorort-Analysen
- Qualität ist der konventionellen Analytik unterlegen
- Kapillareffekte hängen von der Viskosität der Proben ab
- Beispiele:
- Detektion von Viren, Bakterien und Krebszellen in Blut (Immunoessay)
Elekrtoanalytische Methoden: Konduktometrie
- Stromlose Leitfähigkeitsmessung (Wechselstrom; damit keine Reaktion mit der Platte)
- Messung von Ionen in wässriger Lösung
- Beispiel: Titrationsindikator (am Äquivalenzpunkt ist die Leitfähigkeit einer Söure-Base-Titration im Minimum, da Leitfähigkeit von H3O+ und OH- sehr gross)
- Beispiel: Detektion der Ionenchromatographie
Elekrtoanalytische Methoden: Voltammetrie/Polarographie
- Elektroden-Redoxreaktionen mit Stromfluss in Abhängigkeit einer angelegten Spannung
- Typische Analyten:
- Schwermetallionen
- Al3+
- Nitrat
- Nitrit
- reduzierbare organische funktionelle Gruppen (z.B. -COOH, NO2)
Elekrtoanalytische Methoden: Potentiometrie: pH-Elektrode
- Messung der Potentialdifferenz einer Indikator- gegen eine Messelektrode
- Hauptanwendung: pH-Elektrode
- Auswertung von Potentialunterschiede
- zwischen Glasmembran und Messlösung
- und Glasmembran und innere Pufferlösung
- Innere Referenzelektrode dient zur Normierung der Potentiale
- Auswertung von Potentialunterschiede
Elekrtoanalytische Methoden: Potentiomertie: andere Elektrode
- Ionenselektive Elektroden: z.B. für F-/Cl-/Br-/I-, Nitrat, Wasserhärte (Potentialaufbau über hydrophobe Membran wie bei pH-Elektrode)
- Enzym-Elektroden: Enzyme als Gel auf Oberfläche einer ionenselektiven Elektrode (z.B. Urease-Elektrode: Harnstoff-Umsetzung erzeugt pH-Änderung)
Elektropherese: Methode
- Migration von Ionen in einem elektrischen Feld
- Trennprinzip: Unterschiedliche Wanderungsgeschwindigkeit
- keine Chromatographie (da keine Verteilung)
- Biochemie/Molekularbiologie: Trennung von Proteinen, Polynukleotiden und anderen Biopolymeren
- Trägerfreie und trägergestützte Elektrophorese
- Trägergestützt: Ionen wandern auf einem Träger (Papier oder Gel)
- An dem mit Elektrolytlösung getränkten Filterpapier liegt eine Gleichspannung von ≥100 Volt an.
Elektrophorese: Kapillarelektrophorese (CE)
- Kapilare dient zur besseren Temperaturstabilisierung
- Typische Trennsäulen: 10-100 cm Länge, Innendurchmesser 25-100 μm (Fused-Silica-Material)
- Hochspannung an Pt-Elektroden: 30 kV
- Detektion: photometrische UVVIS- und Fluoreszenz-detektoren; elektrochemische Detektoren
- Trennung von DNA-Fragmenten und Oligonukleotiden nach ihrer Molekülgrösse
