Mikrobiologie

Die Kernbereiche

Viren, Bakterien, Parasiten – es gibt jede Menge Lebewesen, die mit dem bloßen Auge nicht zu erkennen sind, die aber dennoch eine große Bedeutung für die Gesundheit von Mensch und Tier haben. Entweder, weil sie Krankheiten auslösen, oder aber gesundheitsfördernd sind wie beispielsweise das Mikrobiom im Darm.

Genau deshalb kommt der Mikrobiologie auch eine so große Bedeutung zu – für die Medizin, Biowissenschaften, Pharma- oder auch Lebensmittelindustrie.

Unterteilen lässt sich die Mikrobiologie in zwei Kernbereiche: die reine und die angewandte. Während sich die reine Mikrobiologie auf Untersuchung der verschiedenen Mikroorganismen konzentriert, geht es in der angewandten Mikrobiologie vor allem darum, die Wechselwirkungen der Mikroorganismen auf die Umwelt oder andere Lebewesen zu erforschen und eventuell sogar zu nutzen. In beiden Kernbereichen ist die Grundlage dafür ein adäquater Zugang zu den verschiedenen Mikroorganismen.

Für beide Kernbereiche stellen wir Ihnen hochwertige Werkzeuge zur Verfügung – für alle Aufgaben von der Probenentnahme über die Kultivierung bis hin zur Analyse. Unsere Lösungen beruhen auf unserer umfassenden Erfahrung in Medizin und Forschung und erfüllen höchste Ansprüche in Bezug auf Qualität, Reinheit und Komfort. Entdecken Sie unser umfangreiches Sortiment und profitieren Sie von unserer Kompetenz im Bereich Mikrobiologie.

Drei grundlegende Schritte für Forschung, Medizin und Industrie

Egal in welchem Bereich die Mikrobiologie zum Einsatz kommt: Wird mit Mikroorganismen gearbeitet, müssen diese in der Regel zunächst entnommen und anschließend vervielfältigt werden, um innerhalb von Medizin, Diagnostik oder Forschung analysiert werden zu können.

Probengewinnung

Hier müssen im Vorfeld folgende Fragen beantwortet werden: Wofür werden die Mikroorganismen benötigt? Was soll analysiert oder erforscht werden? Gilt es beispielsweise, die ideale Therapie gegen eine Infektion bei Mensch oder einem Tier zu finden? Muss die Abwesenheit bestimmter Mikroorganismen nachgewiesen werden – Stichwort Lebensmittelindustrie? Oder gilt es, gezielt nach bestimmten Organismen Ausschau zu halten, weil sie beispielsweise für das nächste erfolgreiche Medikament, den sogenannten Blockbuster, in der Pharmaindustrie entscheidend sein könnten?

Probenentnahme: Das Womit entscheidet

Die Wahl der Methode zur Probenentnahme hängt unmittelbar vom Entnahmeort ab.

Der Abstrichtupfer

Gilt es, Proben von Oberflächen oder aus Körperöffnungen von Mensch oder Tier zu entnehmen, sind Abstrichtupfer das ideale Werkzeug – vor allem auch für den anschließenden Transport bakteriologischer und zytologischer Proben.

Abstrichtupfer sind je nach Einsatzort in verschiedenen Ausführungen und Materialien, wie beispielsweise mit einem stabilen Kunststoff-Stab oder einem flexiblen Aluminium-Stab, erhältlich. Zudem gibt es Varianten mit und ohne Transportmedium. Gerade bei längeren Transportwegen oder bei besonders empfindlichen Mikroorganismen empfiehlt es sich, einen Abstrichtupfer mit Transportmedium zu wählen, welches die Probe stabilisiert. Der Zusatz von Kohle im Transportmedium bei einigen Varianten dient der Neutralisation von bakteriellen Toxinen und anderen inhibitorischen Substanzen.

Für Urin- und Stuhlproben

Gerade bei der Entnahme von Urin- und Stuhlproben ist Hygiene besonders wichtig. Für flüssige Proben wie Urin empfiehlt sich das nadelfreie Aspirationsprinzip, mit dem die benötigte Menge aus einem Sammelgefäß aufgenommen werden kann. Dabei handelt es sich um das schonendste Verfahren, um Urin in Sekundärgefäße zu überführen. Dies ist wissenschaftlich belegt (Link Delanghe et.al. Paper). Ein anderes Prinzip ist das Vakuumsystem, bei dem Urin mittels Unterdruck in eine Röhre transferiert wird.

Für Stuhlproben haben sich die sogenannten Stuhlröhren bewährt, die in verschiedenen Größen zur Verfügung stehen. Hierbei wird die Probe mit einem in den Schraubdeckel integrierten Löffel einfach und sauber in die Röhre gefüllt.

Mikroorganismen kultivieren

Sind die Proben entnommen, folgt die Kultivierung der Mikroorganismen. Je nach anschließender Analyse kommen unterschiedliche Techniken und Materialien zum Einsatz.

Die Petrischale

Petrischalen sind so etwas wie der Klassiker für die Kultivierung von Mikroorganismen. Sie sind in verschiedenen Größen erhältlich und eignen sich durch ihre Wärmebeständigkeit bis 80 °C ideal für die Arbeit mit heißem Nährboden für die Anzucht. Darüber hinaus sind sie auch in verschiedenen Varianten erhältlich. Petrischalen gibt es mit oder ohne sogenannte Entlüftungsnocken. Auch hier entscheidet das Einsatzgebiet der Kultivierung, für welche der beiden Varianten man sich entscheidet. Mit Nocken bieten die Petrischalen einen verbesserten Gasaustauch, ohne sorgt die geringere Verdunstungsrate für längere Inkubationszeiten. Zudem gibt es Petrischalen, die in verschiedene Bereiche unterteilt sind, was Paralleluntersuchungen unter vergleichbaren Bedingungen oder den Einsatz von verschiedenen Agarsystemen ermöglicht. Ein weiteres Plus: Petrischalen sind gut stapelbar oder können mit den sogenannten DishRack-Petrischalenständern optimal auch in großer Anzahl im Labor transportiert und kultiviert werden.

Analyse der kultivierten Mikroorganismen

Ziel der Analyse ist es, zum einen überhaupt nachzuweisen, dass ein bestimmter Mikroorganismus am Ort der Probenentnahme vorhanden ist. Zum anderen geht es oftmals auch darum, diese zu quantifizieren, also nachzuweisen, in welcher Menge sie am Ort der Entnahme vorhanden sind. Denn oftmals gilt das Vorhandensein von Mikroorganismen bis zu einem definierten Grenzwert als unkritisch und wird erst darüber hinaus als kritisch oder gesundheitsgefährdend eingestuft.

Je nach Fragestellung kommen verschiedene Methoden, wie zum Beispiel photometrische oder mikroskopische Untersuchungen zum Einsatz. Auch Techniken wie Immunoassays – etwa Enzyme-Linked Immunosorbent Assays (ELISAs) – und Polymerase-Kettenreaktionen (PCRs) werden angewendet.

Entsorgung von kontaminierten Materialien

Nach Kultivierung und Analyse der Proben werden diese in der Regel nicht länger benötigt und wandern in den Müll – aber natürlich nicht einfach so.

Die biologischen Arbeitsstoffe werden gemäß EU-Richtlinie in vier unterschiedliche Schutzstufen eingeteilt, wobei von der Schutzstufe 1 die geringste und von Schutzstufe 4 die höchste Gefahr ausgeht. Gesammelt wird der Abfall in sogenannten Vernichtungs- bzw. Autoklavierbeuteln, die in unterschiedlichen Größen erhältlich sind. Diese müssen entsprechend der jeweiligen Schutzstufe gekennzeichnet sein, wie beispielsweise mit dem Symbol der Biogefährdung „Biohazard“. Bevor das Material fachgerecht entsorgt wird, muss es autoklaviert werden. Für den Sterilisationsprozess im Autoklaven müssen die Vernichtungsbeutel hohe Temperaturen – in der Regel bis zu 134 °C – aushalten können.

Rückstellung von Proben

Zusätzlich zur durchgeführten Analyse ist es auch oftmals eine Anforderung, Proben zu archivieren oder für eine spätere Wiederholung zurückzustellen. Ein bekanntes Beispiel ist die Sammlung von Mikroorganismen des Leibniz Instituts DSZM deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen, wo Forscher beispielsweise dank neuer Technologien bei einem bereits seit 40 Jahren in der Forschung befindlichen Bakterium neue Antibiotika-produzierende Eigenschaften entdeckt haben. Die Rückstellung von Proben hat manchmal aber auch rechtliche Gründe, beispielsweise in der Lebensmittelindustrie, wo bei Produkten mit rohen Hühnereizutaten immer eine Referenzprobe aufbewahrt werden muss.

Die richtigen Gefäße für die Rückstellung

Gerade für die Probenrückstellung müssen Gefäße besondere Anforderungen erfüllen, beispielsweise besonders kältebeständig sein, weil Proben eingefroren werden, oder eben besonders langlebig sein, damit auch nach 40 und mehr Jahren noch Forschungserfolge gefeiert werden können. Hier kommen Reagiergefäße, Mikro-Schraubröhren, Deep Well Blöcke und Cryo-Gefäße zum Einsatz, die unterschiedliche Anforderungen an die Lagerung erfüllen.

Sorgfalt und Reinheit

Für die gesamte mikrobiologische Arbeit sind Sorgfalt und Reinheit das A und O, um aussagekräftige, unverfälschte und vor allem verlässliche Ergebnisse zu erzielen. Hierfür sind sterile Produkte maßgeblich.

Für einige Analysen– etwa bei der Arbeit mit Nukleinsäuren im Rahmen der PCR-Techniken – werden zusätzliche Anforderungen an die Materialien gestellt.