HPTLC-gekoppelte Biotests

Testorganismus

Detektierbare Effekte (Wirkung)

  • Verschiedene Endpunkte können mit Hochleistungs-Dünnschichtchromatographie (HPTLC) kombiniert werden. Das Ökotoxzentrum bewertet routinemässig die Hemmung der bakteriellen Lumineszenz (Leuchtbakterientest), die Aktivierung des Östrogenrezeptors (Hefezell-Östrogentest) und die Aktivierung der DNA-Reparaturwege (umuC-Test)
  • Die Wirkungen mehrerer voneinander abgetrennter Chemikalien sind gleichzeitig nachweisbar, wodurch eine Verbindung zu einzelnen Chemikalien hergestellt oder ein Profil der Bioaktivität erstellt werden kann.

Testprinzip

  • Die Chemikalien in einer Probe werden zunächst auf einer HPTLC-Platte chromatografisch voneinander getrennt.
  • Mikroorganismen eines gewünschten Testsystems werden auf die Platte aufgebracht, die die getrennten Chemikalien enthält.
  • Die Platte wird mit dem Substrat bespüht, das im Biotest zu einer Farbveränderung oder Lumineszenz führt.
  • Die Testorganismen reagieren auf die Chemikalien in der Probe, indem sie eine geringere Lumineszenz oder eine Farbveränderung zeigen und geben damit die Position der Chemikalien auf der HPTLC-Platte an.
  • Das chromatografische Verhalten der Chemikalien kann zwischen den einzelnen Proben und mit Standardchemikalien verglichen werden.
  • Die bioaktiven Banden werden aus der Platte ausgelöst und für weitere biologische oder chemische Analysen verwendet. So kann zum Beispiel die Identität der bioaktiven Stoffe mit hochauflösender Massenspektrometrie (LC-HRMS/MS) aufgeklärt werden.

Testdauer

  • 1-3 d (Expositionszeit: 0.5 - 3 h)

Relevanz

  • Kann mehrere, voneinander getrennte Chemikalien gleichzeitig nachweisen.
  • Kann Matrixeffekte auf die spezifische Wirkung des Tests verringern (z. B. Maskierung der Zytotoxizität).
  • HPTLC-Tests sind in der Regel empfindlicher als die entsprechenden Mikrotiter-Tests.

Richtlinien und Literatur

  • Bergmann, A. J., Simon, E., Schifferli, A., Schönborn, A., & Vermeirssen, E. L. M. (2020). Estrogenic activity of food contact materials - evaluation of 20 chemicals using a yeast estrogen screen on HPTLC or 96-well plates. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 412, 4527-4536. doi.org/10.1007/s00216-020-02701-w 
  • Bergmann, A. J., Breitenbach, M., Muñoz, C., Simon, E., McCombie, G., Biedermann, M., Schönborn, A., Vermeirssen, E. L. M. (2023). Towards detecting genotoxic chemicals in food packaging at thresholds of toxicological concern using bioassays with high-performance thin-layer chromatography. Food Packaging and Shelf Life, 36, 101052 (11 pp.). doi.org/10.1016/j.fpsl.2023.101052 
  • Bergmann, A. J., Masset, T., Breider, F., Dudefoi, W., Schirmer, K., Ferrari, B. J. D., & Vermeirssen, E. L. M. (2024). Estrogenic, genotoxic, and antibacterial effects of chemicals from cryogenically milled tire tread. Environmental Toxicology and Chemistry. doi.org/10.1002/etc.5934