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Forscher entwickeln neuartigen Test zum Nachweis von überschüssigem Fluorid im Wasser

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EVANSTON, Illinois, USA: Geringe Dosen von Fluorid fördern nachweislich die Mundgesundheit, indem sie den Zahnschmelz stärken und Zahnkaries vorbeugen. In einigen Teilen der Welt, vor allem in Afrika, Asien und Mittelamerika, kann Fluorid jedoch natürlicherweise in Mengen vorkommen, die es gefährlich machen.

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Fluorid, das über lange Zeiträume in hohen Mengen konsumiert wird, kann Skelettfluorose verursachen. Um dies zu verhindern, haben Forscher vor kurzem einen Test entwickelt, der keine wissenschaftliche Expertise erfordert und helfen kann, gefährliche Fluoridwerte im Trinkwasser zu erkennen.

"In den USA hören wir ständig von Fluorid, weil es in Zahnpasta und in der kommunalen Wasserversorgung enthalten ist", sagte der Hauptautor Dr. Julius B. Lucks, außerordentlicher Professor für chemische und biologische Verfahrenstechnik an der Northwestern University in Evanston. "Es macht Kalziumfluorid, das sehr hart ist, und stärkt so unseren Zahnschmelz. Aber ab einem gewissen Grad härtet Fluorid auch die Gelenke aus. In den USA ist dies meist kein Problem, aber in anderen Ländern kann es ein lähmendes Problem sein, wenn es nicht erkannt und angegangen wird

Fluorid ist ein natürlich vorkommendes Element, das aus dem Grundgestein in das Grundwasser fließen kann. Sie ist besonders reichlich in den Regionen rund um die Vulkane vorhanden und kann in der Vulkanasche gefunden werden. Die Forscher testeten das System sowohl im Labor an der Universität als auch im Feld in Costa Rica, in der Nähe des Vulkans Irazú.

"Jeder Test an diesen Feldproben hat funktioniert", kommentierte Lucks. "Es ist aufregend, dass es im Labor funktioniert, aber es ist viel wichtiger zu wissen, dass es im Feld funktioniert. Wir wollen, dass es eine einfache, praktische Lösung für die Menschen ist, die den größten Bedarf haben. Unser Ziel ist es, den Einzelnen in die Lage zu versetzen, das Vorhandensein von Fluorid in seinem eigenen Wasser zu überwachen"

In der Studie hat Lucks' Team die Ribonukleinsäure (RNA)-Reaktion, die einem winzigen Wattebausch ähnelt, gefriergetrocknet und mit einer kleinen Pipette in ein Reagenzglas gegeben. Wenn die Pipette in Wasser gelegt wird, nimmt sie 20 µl auf, genau das, was zur Rehydrierung der Reaktion benötigt wird. Obwohl es derzeit 2 Stunden dauert, bis die Forscher die Ergebnisse erhalten, beabsichtigt Lucks, den Prozess in naher Zukunft zu beschleunigen.

Obwohl das Gerät einfach zu bedienen ist, beherbergt das vorbereitete Reagenzglas eine ausgeklügelte synthetische biologische Reaktion. "Die RNA faltet sich in eine kleine Tasche und wartet auf ein Fluoridion. Das Ion kann perfekt in diese Tasche passen. Wenn das Ion auftaucht, dann exprimiert die RNA ein Gen, das das Wasser gelb färbt. Wenn das Ion nicht auftaucht, ändert die RNA ihre Form und stoppt den Prozess. Es ist buchstäblich ein Wechsel", erklärte er.

Die Studie mit dem Titel "Point-of-Use-Detektion von Umweltfluorid über einen zellfreien Riboswitch-basierten Biosensor" wurde am 12. Dezember 2019 in der ACS Synthetic Biology online veröffentlicht, bevor sie in eine Ausgabe aufgenommen wurde.