Forschende der TU Bergakademie Freiberg entwickeln einen neuen Biosensor-Schnelltest, mit dem sich die Industriechemikalie Styrol künftig schnell, zuverlässig und kostengünstig nachweisen lassen soll. Das Projekt „Styrene BioSense“ am Institut für Biowissenschaften nutzt genetisch veränderte Bakterienzellen, die bei Kontakt mit Styrol eine sichtbare Farbreaktion erzeugen.
Styrol ist ein zentraler Ausgangsstoff der Kunststoffproduktion und Bestandteil zahlreicher Alltagsprodukte. In seiner Ausgangsform gilt die flüchtige Chemikalie jedoch als gesundheitsschädlich: Sie kann über die Atemwege in den Körper gelangen, das zentrale Nervensystem und Schleimhäute schädigen und steht zudem im Verdacht, krebserregend zu sein sowie die Fruchtbarkeit zu beeinträchtigen.
Verfärbende Bakterienzellen machen Styrol sichtbar
Im Projekt „Styrene BioSense“ entwickeln die Forschenden einen Biosensor, der auf genetisch veränderten Zellen eines harmlosen Bakteriums basiert. Diese Zellen reagieren gezielt auf das Vorhandensein ausgewählter organischer Schadstoffe und verändern ihre Farbe, sobald Styrol vorhanden ist. Die Farbreaktion führt zur Bildung von blauem Indigo und macht den Schadstoff damit direkt sichtbar.
„Unser Biosensor basiert auf genetisch veränderten Zellen eines harmlosen Bakteriums“, erklärt Dr. Michel Oelschlägel. „Diese Zellen sind in der Lage, sich bei Anwesenheit eines ausgewählten organischen Schadstoffes zu verfärben. Die Farbveränderung soll auch eine Schlussfolgerung auf die Schadstoffmenge erlauben.“ Auf diese Weise kann der Schnelltest nicht nur anzeigen, ob Styrol vorhanden ist, sondern auch Hinweise auf die Konzentration des Schadstoffs geben.
Neben der visuellen Farbreaktion ist optional auch ein Biosensor vorgesehen, der statt einer sichtbaren Farbänderung ein messbares elektrisches Signal erzeugt. Dadurch könnten neben qualitativen Nachweisen auch präzise quantitative Analysen möglich werden.
Kostengünstige Alternative mit breiten Anwendungsmöglichkeiten
Der Ansatz soll eine deutlich kostengünstigere Alternative zu etablierten Analyseverfahren darstellen. Standardmethoden wie Gas- oder Flüssigchromatographie erfordern Geräteinvestitionen im oberen fünf- bis sechsstelligen Bereich und sind mit erheblichem Aufwand bei Betrieb und Wartung verbunden. Der geplante Biosensor soll dagegen ohne komplexe Messgeräte oder teure Reagenzien auskommen und nach Angaben der Forschenden bis zu zwanzigmal kostengünstiger sein als bestehende Verfahren. Gerade wenn viele Proben parallel untersucht werden müssen, etwa bei Screening-Verfahren oder groß angelegten Analysen, kann dies einen entscheidenden Vorteil darstellen.
Ein weiterer technologischer Vorteil soll in der höheren Spezifität des Tests liegen. Der bislang verfügbare Styrol-Biosensor reagiert teilweise auch auf strukturell ähnliche Stoffe wie Toluol oder Phenylethanole und liefert dadurch falsch positive Ergebnisse. Das in Freiberg entwickelte System soll den Schadstoff gezielter erkennen und gleichzeitig ohne teure Zusatzstoffe wie X-Gal auskommen, da stattdessen kostengünstige Standardmedien verwendet werden.
Die möglichen Anwendungsfelder reichen von der kunststoffverarbeitenden Industrie über die Baubranche bis zum Umweltmonitoring. Unternehmen können den Test nutzen, um Produkte, Abfallstoffe oder Abluft auf Styrol zu überprüfen, während Behörden ihn für umfassende Umweltanalysen einsetzen könnten.
Der Nachweis von Styrol bildet zugleich die Grundlage für ein weiter gefasstes Konzept. Das Projekt ist als Baukastensystem angelegt, sodass sich das Prinzip des Biosensors perspektivisch auch auf andere organische Schadstoffe oder Schwermetalle übertragen lässt. Dadurch entsteht zusätzliches Markt- und Anwendungspotenzial, insbesondere vor dem Hintergrund zunehmender Umweltauflagen, wachsender Anforderungen im Arbeitsschutz und der steigenden Bedeutung von Recyclingstrategien. Das Projekt wird von Februar 2026 bis Januar 2028 durch die Dr. Erich-Krüger-Stiftung gefördert.
