Skript Teststreifen

Bremerhaven 2025 Labormedizin (26. 2.; 5. 6. 14,8, 2025)

Schulchemiezentrum

Dipl. Ing (FH) Wolfgang Proske

Bahnhofstr. 18, 06895 Zahna-Elster

Tel: 034924 / 20648,

Fax: 034924 / 20011

www. schulchemiezentrum. de,

wolfgang_proske@ web.de

Labormedizin im Chemieunterricht,

oder

Harnteststreifen als Quelle neuer experimenteller Ideen

Wolfgang Proske, Robert Gintrowicz, Martin Schwab

Einleitung

Labormedizin, ein erster Einstieg

Die Bedeutung von Laboruntersuchungen in der ärztlichen Praxis

Anamnese und körperliche Untersuchung als Entscheidungskriterium für Laboruntersuchungen

Der Check – up der gesetzlichen Krankenkassen

Harnanalytik mit Teststreifen

Chemische Grundlagen der Nachweisreaktionen

Experimentieranleitungen

Herstellungsvorschriften für die Reagenzien

Literatur

Einleitung

In jedem Krankenhaus werden Laboruntersuchungen durchgeführt. Auch in der Arztpraxis kommt es gelegentlich vor, dass Untersuchungen von Blut und Urin durchgeführt werden. Deshalb sollen hier auch einige Aspekte einmal thematisiert werden. Als ehemaliger medizinisch – technischer Fachassistent für klinische Chemie möchte ich daher mal aus dem „Nähkästchen plaudern“, und die analytische Chemie unter einem ganz anderen Gesichtspunkt präsentieren. Zunächst werde ich auf die Bedeutung von Laboruntersuchungen eingehen. Es folgen Anmerkungen zur Aussagekraft von Laborbefunden. Im Praktikum können Modellexperimente durchgeführt werden.

Labormedizin, ein erster Einstieg

Die Labormedizin ist ein fachübergreifendes Fachgebiet der Medizin, dessen Aufgabe die Untersuchung von Körperflüssigkeiten und Geweben zum Zwecke der Diagnostik sowie zur Verlaufs– und Therapiekontrolle.

Folgende Fachgebiete gehören zur Labormedizin:

 Klinische Chemie

 Hämatologie

 Hämostaseologie (Blutgerinnung)

 Blutgruppenserologie

 Endokrinologie

 Immunologie

 Mikrobiologie

 Humangenetik

 Pathologie

Fachgebiet Aufgaben

Klinische Chemie Bestimmung chemische Bestandteile

Hämatologie Untersuchung der Blutzellen

Blutgerinnung Überprüfung der Blutgerinnung,

Blutgruppenserologie Untersuchungen zur Bluttransfusion

Endokrinologie Untersuchung zum Hormonstatus

Immunologie Antikörper- Bestimmung

Mikrobiologie Bakteriologie, Serologie, Parasitologie

Humangenetik Bestimmung genetischer Merkmale

Pathologie Gewebeuntersuchungen bei Lebenden und Toten

Die Bedeutung von Laboruntersuchungen in der ärztlichen Praxis

 objektive Befunde

 Diagnostik im Frühstadium

 Beurteilung des Therapieerfolges

 Differentialdiagnostik

 Verlaufskontrolle von Erkrankungen

 Abklärung unklarer Prozesse

 rechtzeitige Erkennung abwendbar gefährlicher Verläufe

Erklärungen:

Man unterscheidet subjektive, das heißt vom Patienten angegebene Symptome und objektive, das heißt vom Arzt ermittelte Symptome.

Viele Veränderungen lassen sich bereits frühzeitig durch Blutuntersuchungen feststellen, d. h. lange bevor der Patient über Beschwerden klagt.

Rechtzeitige Erkennung abwendbar gefährlicher Verläufe heißt, durch engmaschige Kontrollen lassen sich Komplikationen früh erkennen und man kann dann sofort eingreifen

Anamnese und körperliche Untersuchung als Entscheidungskriterium für Laboruntersuchungen

Grundlagen der körperlichen Untersuchung

Jede Konsultation in einer Arztpraxis beginnt mit einem Gespräch über den Anlass der Konsultation. Weitere Details erfragt. Dieses Gespräch nennt man Krankengeschichte oder Anamnese. Eine körperliche Untersuchung folgt in der Regel. Aus diesen Ergebnissen wird über das weitere Vorgehen entschieden. Die Anamnese (Vorgespräch) und die körperliche Untersuchung laufen nach einem bestimmten Schema ab.

Stellenwert für die Diagnostik

60 % aller Diagnosen durch sorgfältige Anamnese, weitere

25 % aller Diagnosen durch sorgfältige Untersuchung, nur

15 % aller Diagnosen erfordern zusätzlichen technischen Aufwand!

Die Erhebung der Anamnese

Anamnese (griechisch anamnesis = Erinnerung) ist das Gespräch des Patienten mit dem Arzt. Dabei spielt natürlich die Befragung des Patienten eine zentrale Rolle. Sie ist der Kernpunkt der Arzt – Patienten -Beziehung. Dabei spielen menschliche und sachliche Effekte gleichermaßen eine Rolle. In diesem Gespräch entwickelt sich das zwingend erforderliche Vertrauensverhältnis, welches für eine erfolgreiche Behandlung unabdingbar ist.

Sie untergliedert sich in:

 Jetztanamnese

 Eigenanamnese

 Familienanamnese

 Sozialanamnese

 Allgemeinanamnese

Jetztanamnese

 subjektive Gründe, die Anlass der Konsultation sind

 Differenzierung der Beschwerden nach den „ 5 W der Journalisten“

wann begonnen, wie stark, welche Art, wo genau, wobei aufgetreten

Eigenanamnese

 Vorerkrankungen und bestehende (chronische) Krankheiten

 Unfälle

 Operationen

Familienanamnese

 Erfassung konstitutioneller Faktoren, d.h. Erkrankungen in der Familie

Sozialanamnese

 berufliche und soziale Entwicklung

Allgemeinanamnese

 Gewichtsveränderungen

 Nahrungsmittel (un) Verträglichkeit (en)

 Schlafgewohnheiten

 Konsum von Alkohol, Nicotin, Coffein, Drogen

 verordnete Medikamente und Selbstmedikation

Die körperliche Untersuchung

Sie untergliedert sich in:

 Inspektion (Besichtigen) Hippokrates 460 – 377

 Palpation (Abtasten) von Kos 4. Jahrhundert v. Chr.

 Perkussion (Abklopfen) Auenbrugger 1761

 Auskultation (Abhören) Laennec 1818

Verfahren angewandt zur Untersuchung von

Inspektion: Körperbau, Konstitution, Haltung,

Veränderungen von Haut – und Schleimhaut

Palpation: Pulse, Bauchorgane, Wirbelsäule

Perkussion: Reflexe, Nierenlager, Lungengrenzen,

Auskultation: Herz, Lunge, Darmgeräusche, Peristaltik

Lebergröße (Kratzauskultation),

Gefäßveränderungen (Strömungsgeräusch)

Allgemeine Prinzipien der klassischen Untersuchungsmethoden

Inspektion

Unter der Inspektion (lateinisch inspectio = Durchsicht) versteht man die äußerliche Betrachtung des Patienten. Sie bezieht sich auf alles Sichtbare. Beurteilt werden:

 Allgemein – und Ernährungszustand (Über – und Untergewicht, Auszehrung)

 Körperhaltung, Gang-Bild, Bewegungsablauf, Gestik, Mimik (psychische Verfassung)

 Haut, Schleimhäute, Nägel, Haare

 Körperbau

Palpation

Unter der Palpation (lateinisch palpare = tasten) versteht man das Abtasten des Patienten. Durch das Abtasten kann die Größe, Form Härte und Oberflächenbeschaffenheit von Körper -regionen und Organen beurteilt werden. Auch lokale Temperaturveränderungen können erfühlt werden. Der Tastsinn ist in den Fingerspitzen besonders gut ausgeprägt. Das Tasten des Radialispulses ist ein wichtiges und häufig angewandtes Palpationsverfahren. Die Palpation von Bauchorganen setzt viel Übung und Erfahrung voraus.

Perkussion

Unter der Perkussion (lateinisch percussio =Erschütterung, Schlag) versteht man das Abklopfen des Körpers. Durch das Klopfen von außen wird das Gewebe erschüttert, dadurch entstehen schallgebende Schwingungen. Das Entstehen der schallgebenden Schwingungen und damit der Charakter des entstehenden Klopfschalles ist vor allem vom Luftgehalt des erschütterten Gewebes abhängig. Lufthaltiges Gewebe ist schwingungsfähig, Knochen und luftleere Weichteile sind nicht schwingungsfähig. Lufthaltige Gewebe geben einen langen Klopfschall, luftleere Gewebe und Knochen einen kurzen Klopfschall. Ziel der Perkussion ist die Bestimmung von Organgrenzen. Bei symmetrisch angeordneten Organen z. B. der Lunge kann mit Hilfe der vergleichenden Perkussion eine Veränderung nachgewiesen werden.

Durch Perkussion kann die Herzgröße ermittelt werden.

Diagnostische Bedeutung der Perkussion:

 Untersuchung der Nasennebenhöhlen

 Untersuchung der Lungen und des Herzens

 Untersuchung des Bauches (Gas – und Flüssigkeitsansammlungen, Organgrenzen)

 Untersuchung der Nieren

 Untersuchung der Wirbelsäule

Auskultation

Unter der Auskultation (lateinisch auscultare = horchen) versteht man das Abhören des Körpers. Es werden die spontan ablaufenden Schallerscheinungen mit bloßem Ohr oder mittels Stethoskops abgehört. Die Beurteilung der Töne und Geräusche, vor allem wenn sie pathologisch verändert sind, erfordert Übung und lange Erfahrung.

Diagnostische Bedeutung der Auskultation:

 Untersuchung der Lunge (Atemgeräusche, pathologische Geräusche)

 Untersuchung des Herzens (Herztöne, Rhythmus, Geräusche, Frequenz)

 Untersuchung des Bauches (Darmgeräusche, Peristaltik, Lebergrenzen –

Kratzauskultation)

 Untersuchung der Gefäße (Verengungsgeräusche)

Leitsymptome

Darunter versteht man objektive (vom Therapeuten festgestellte) oder subjektive (vom Patienten angegebene) Krankheitszeichen, die für das Erkennen von bestimmten Krankheiten richtungsweisend sind.

Organ Leitsymptom

Herz: Schmerzen, Flüssigkeitsansammlung im Gewebe, Atemnot, Blaufärbung der Lippen, Husten, Blässe, Leistungsminderung, Fieber, nächtliches Wasserlassen

Lunge: Atemnot, Auswurf, Husten, Schmerz, Fieber,

Niere: Schmerzen, Flüssigkeitsansammlung im Gewebe, Blut im Urin, Bewusstseinsstörung

Magen: Schmerzen, Gewichtsabnahme,

Darm: Verstopfung, Durchfall

Leber: Gelbfärbung der Haut, Blutungen, Gerinnungsstörungen

Differentialdiagnostik

Unter Differentialdiagnostik versteht man Zusammenstellung möglicher Krankheiten, die von der Symptomatik her entsprechend ihrem Wahrscheinlichkeitsgrad gegeneinander abzugrenzen sind. Sie erfordert langjährige Erfahrungen. Es ist in der Praxis oftmals sehr schwierig, die einzelnen infrage kommenden Krankheitsbilder sicher einander abzugrenzen. Oftmals sind speziellere instrumentelle Untersuchungen erforderlich.

Die exakte Abklärung ist immer erforderlich, wenn dies therapeutische Konsequenzen hat.

An einem sehr einfachen Beispiel soll dieser Sachverhalt erläutert werden:

Beispiel Ikterus (Gelbfärbung der Haut):

(A) starke krampfartige Schmerzen = Verdacht auf akute Gallenblasenentzündung

(B) keine Schmerzen, hohe Leberwerte = Verdacht auf ansteckende Gelbsucht

Diagnostische Abklärung und sich daraus ergebende therapeutische Konsequenzen:

bei A Bildgebende Diagnostik zwecks Ausschluss von Gallensteinen, evtl. Operation

bei B Aufnahme auf die Isolierstation wegen Ansteckungsgefahr, keine Operation

Der Check – up der gesetzlichen Krankenkassen

Diese Gesundheitsuntersuchung der gesetzlichen Krankenkassen dient als Suchtest zur Erfassung von Risikofaktoren für Herz – Kreislauferkrankungen. Sie stellen die Haupttodesursache in den hoch entwickelten Industrieländern dar. Suchtests dienen dazu, Krankheiten im Frühstadium zu erkennen. In diesem Stadium treten noch keine Beschwerden auf, aber es sind schon Veränderungen nachweisbar. Damit die Befunde statistisch auswertbar sind, gibt es hierzu standardisierte Auswerteformulare.

Der Check – up gliedert sich in:

 Anamneseerhebung,

 körperliche Untersuchung

 Laboruntersuchungen.

Laboruntersuchungen im Rahmen eines Check – up

Harnuntersuchungen

Parameter Bedeutung

Glucose Diabetes mellitus

Eiweiß Nierenerkrankungen

Gallenfarbstoffe Krankheiten der Leber und der Gallenwege

Erythrozyten und Leukozyten Krankheiten der Niere und Blase

Blutuntersuchungen

Parameter Bedeutung

Blutsenkung Entzündungen

Glucose Diabetes mellitus

Harnsäure Gicht

Transaminasen Lebererkrankungen

Cholesterin und Trigyceride Fettstoffwechselstörungen

Harnanalytik mit Teststreifen

Die qualitative chemische Harnuntersuchung in der Arztpraxis erfolgt heute im Allgemeinen mit Teststreifen. Auf einem Kunststoffstreifen sind Testfelder mit Reagenzien aufgetragen, welche mit den interessierenden Parametern einen Farbkomplex bilden.

Schwerpunkte der Harnanalyse in der Medizin:

 Früherkennung und Überwachung von Diabetes

Glucose, Keton, Ascorbinsäure

 Erkennung von Funktionsstörungen und Infektionen der Nieren und des Urogenitaltraktes

pH – Wert, Blut, Protein, Nitrit, Leukozyten, Dichte,

 Erkennung und Verlaufskontrolle von Erkrankungen der Leber und der Gallenblase

Bilirubin, Urobilinogen (Gallenfarbstoffe)

Chemische Grundlagen der Nachweisreaktionen

Für den Chemieunterricht sind folgende Parameter interessant:

 Glucose

 Aceton

 Ascorbinsäure

 pH – Wert

 Protein

 Nitrit

Was ist für den Chemieunterricht neu?
Glucose Problematik spezifischer und unspezifischer Nachweis

Aceton haltbares Reagenz, kein Gefahrstoff, Nachweisgrenze

Ascorbinsäure Problematik falsch negativer Nachweis

pH – Wert Prinzip Universalindikator

Protein Nachweisprinzip Proteinfehler

Nitrit haltbares Reagenz, kein Gefahrstoff, Empfindlichkeit

Allgemeines:

Es werden Nachweisreaktionen der Harnanalytik mit Teststreifen thematisiert. Die chemischen Grundlagen der Nachweisreaktionen werden anhand von Modellexperimenten (ohne biologische Materialien) vorgestellt. Es sollen interessante, weniger bekannte, für den Unterricht aber neue Aspekte vorgestellt werden.

1. Nachweis von Glucose mit Teststreifen

Auf dem Teststreifen erfolgt der enzymatische Nachweis. Glucose wird durch das Enzym Glucose – Oxidase zu Gluconsäure und Wasserstoffperoxid oxidiert. Das Wasserstoffperoxid reagiert mit einem Farbentwickler (Chromogen). Es entsteht eine gefärbte Verbindung, die Farbintensität ist von der Glucose-Konzentration abhängig.

2. Störung des Nachweises von Glucose mit Teststreifen durch Ascorbinsäure

Ascorbinsäure ist ein Reduktionsmittel, das in der Lage ist, das Enzym Glucoseoxidase zu inaktivieren. Durch die Ernährung zu viel aufgenommene Ascorbinsäure wird über den Urin wieder ausgeschieden. Die Anwesenheit von Vitamin C bewirkt ein falsch negatives Resultat, das heißt Glucose ist anwesend, ist aber nicht nachweisbar. So kann ein Diabetes mellitus übersehen werden. Deshalb ist ein Warn-Feld für Ascorbinsäure in den Teststreifen integriert.

3. Spezifität des enzymatischen Nachweises von Glucose

Aus der Schule kennen Sie sicherlich den Nachweis von Glucose mit der Fehling-Probe. Viele Stoffe wirken als Reduktionsmittel, beispielsweise Fructose. Beide Stoffe geben eine positive Fehling-Probe. Man spricht hier von einer unspezifischen Reaktion, da viele Stoffe mit Fehling-Reagenz eine positive Reaktion ergeben. Für die Diagnostik des Diabetes mellitus benötigt man eine Methode, die nur Glucose anzeigt. Im ersten Teil des Experimentes untersuchen Sie mehrere Kohlenhydrate mittels Fehling-Probe. Danach führen Sie die Untersuchung der Kohlenhydrat-Lösungen mit den Teststreifen zum Nachweis von Glucose durch. Man spricht von einer spezifischen Reaktion, wenn nur ein Stoff, (kein anderer) diese Reaktion gibt. Das ist beim enzymatischen Nachweis der Glucose der Fall:

Hier lernen Sie eine neue Möglichkeit kennen, die Fehling-Probe durchzuführen.

4. keine Spezifität von Reduktionsproben (Fehling-Probe)

Verschiedene Kohlenhydrate und Ascorbinsäure werden mittels Fehling- Probe untersucht

Reaktionsgleichung:

2 Cu 2+ + CH2OH-(CHOH)4– CH + 5 OH – → Cu2O ↓+ CH2OH – (CH2OH)4 – COO– + 3 H2O

Gluconat-Anion

5. Proteinnachweis Prinzip Eiweißfehler von pH-Indikatoren

Aus dem Chemie- oder Biologieunterricht kennen Sie sicherlich den Eiweißnachweis mit Biuret – Probe oder / und die Xanthoprotein- Reaktion. Diese Verfahren sind zum Nachweis geringer Proteinkonzentrationen, wie sie im Urin vorkommen völlig ungeeignet. Außerdem lassen sich diese Methoden nicht auf ein Teststäbchen adaptieren.

Prinzip Eiweißfehler von pH-Indikatoren

Der pH-Indikator Bromphenolblau liegt bei einem pH-Wert bis 3,0 als gelbe nicht dissoziierte Säure vor. Bei einem pH-Wert über 4,6 liegt das blaue dissoziierte Anion vor.

Zwischen pH 3,1 – 4,5 liegt eine grüne Mischfarbe vor.

Der Teststreifen enthält Bromphenolblau und einen Puffer von pH 3,0.

Bei einem pH- Wert von 3,0 liegen Albumine in protonisierter Form vor. Diese reagieren mit dem Anion des Bromphenolblaus, es entstehen Salze. Die Intensität der grünen Mischfarbe ist von der Proteinkonzentration abhängig. Als Protein – Lösung wird mit Kochsalzlösung verdünntes Eiklar eingesetzt.

Im Harn wird das Eiweiß als Albumin ausgeschieden. Die zu untersuchende Probe wird zunächst mit einer Pufferlösung von pH 3 versetzt. Bei diesem pH-Wert liegt das Albumin protonisiert vor, das heißt an die Aminogruppe ist das Hydronium – Ion (NH3+) gebunden.

Bromphenolblau

H-Ind → H+ + Ind –

pH < 3,0 gelb. pH > 4,6 blau

R – NH3 + + Ind– → Blaugrünes Salz

6. Nachweis von Nitrit

Nitrat wird mit der Nahrung aufgenommen und unverändert mit dem Urin wieder ausgeschieden. Verschiedene Bakterien, welche auch Infekte der Harnwege verursachen, reduzieren Nitrat zu Nitrit. Dies wird mit der Grieß-Reaktion nachgewiesen. Sulfanilsäure wird durch salpetrige Säure diazotiert und die entstandene Diazo- Verbindung bildet mit einem aromatischen Amin (Naphthylethylendiammoniumdichlorid) einen roten Azofarbstoff.

7. Nachweis von Aceton

Beim Abbau von Fetten im Organismus entsteht Aceton (Citrat-Zyklus). Bei einem erhöhten Fettabbau, welcher beim diabetischen Koma, aber auch bei Hungerkuren vorkommt, wird Aceton in nennenswerten Mengen über den Urin ausgeschieden. Der positive Nachweis von Aceton ist beim Diabetiker ein Alarmzeichen, bei Hungerkuren ein Zeichen des Erfolges.

Der Nachweis erfolgt mit der Probe nach Legal.

Aceton reagiert mit Salpetrige Säure, es entsteht Isonitrosoaceton (Kondensationsreaktion)

Salpetrige Säure entsteht beim Auflösen von Natriumnitroprussud in Wasser

Diese reagiert in weiterem Natriumnitroprussid (Natriumpentacyanonitrosylferrat), es entsteht ein violetter Farbkomplex. Gleichzeitig wird das im Nitroprussid vorliegende dreiwertige Eisen zum zweiwertigen reduziert.

8. Prinzip Universalindikator

Auf dem Harnteststreifen ist ein Testfeld zur Bestimmung des pH-Wertes integriert. Für manche diagnostische Fragestellungen ist der pH- Wert wichtig. So ist der bei einem Harnweginfekt der Urin alkalisch, nach massivem Fleischverzehr sauer. Der pH- Bereich ist von pH5 bis pH 8 eingegrenzt, Werte außerhalb mit dem Leben nicht vereinbar. Hier geht es darum, das Wesen eines Universalindikators zu ergründen.

Zunächst wird der Umschlagsbereich der Indikatoren Methylrot und Bromthymolblau ermittelt, indem die Indikatoren zu Pufferlösungen von pH 1 – 12 gegeben werden und die entstehende Farbe notiert wird.

Methylrot schlägt von pH 4,4 – 6,2 von rotviolett nach gelborange um

Bromthymolblau schlägt von pH 6,0 – 7,6 von gelb nach blau um

Methylrot von pH 4,5 bis pH 6,1 Mischfarben rot nach gelb (orange)

Bromthymolblau von pH 6,1 bis pH 7,5 Mischfarben gelb nach blau (grün)

Bei pH 6 ist Methylrot und Bromthymolblau gelb

Indikator pH 4 pH 5 pH 6 pH 7 pH 8

Methylrot rotviolett orange gelb gelb gelb

Bromthymolblau gelb gelb gelb grün blau

Resultante orangerot orangegelb gelb gelbgrün grün

9. Bestimmung der Nachweisgrenze

In einem alten Experimentierbuch von Hermann Römpp „Chemische Experimente, die gelingen“ wurde das Experiment „Nachweis eines sechshunderttausendstel Gramm Eisen“ beschrieben. Dies ist ein einfacher Versuch zur Bestimmung der Nachweisgrenze.

Die Nachweisgrenze einer chemischen Reaktion kann man nicht berechnen, sie muss experimentell ermittelt werden.

Die Erfassungsgrenze ist die kleinste, nachweisbare Menge eines Stoffes in Mikrogramm.

Die Grenzkonzentration D (dilution limit) ist die geringste Konzentration, bei der noch ein Nachweis ohne Anreicherung möglich ist.

Erfassungsgrenze (in Mikrogramm)

D = ——————————————–

Arbeitsvolumen (in ml) * 10 6

Die Angabe erfolgt heute meist als Empfindlichkeitsexponent. Es ist der dekadische Logarithmus (pD Wert) der Grenzkonzentration.

Die Bestimmung erfolgt experimentell mit nachfolgender Methode:

Es wird eine Verdünnungsreihe derart angesetzt, dass eine Stammlösung (1000 mg/l) stufenweise 1: 10 (1ml Stammlösung + 9 ml Wasser) verdünnt wird. Mit 1 ml dieser Verdünnung wird die Reaktion durchgeführt, solange, bis das Ergebnis der Reaktion nicht mehr eindeutig erkennbar ist.

Röhrchen Konzentration der Lösung

mg/l mg/ml g/ml

1 1000 1,0 1000

2 100 0,1 100

3 10 0,01 10

4 1 0,001 1

5 0,1 0,0001 0,1

6 0,01 0,00001 0,01

Experimentieranleitungen

Chemie des Harnteststreifens

erforderliche Hilfsmittel:

Tüpfelraster oder Tüpfelplatte,5 Zellkulturplatte aus Polystyrol mit 12 Vertiefungen oder 5 x Erlenmeyerkolben 100 ml enger Hals und Reagenzglas 15 x 160 mm,

Glucose-Lösung 5 %, Glucose-Teststreifen, Ascorbinsäure-Lösung 5 %, Fructose-Lösung 5% Maltose-Lösung 5 %, Natriumhydroxid, Kupfersulfat- Zitronensäure -Verreibung 1 + 3

Gelatine, Bromphenolblau – Puffer – Lösung,

Natriumnitrit-Lösung 0,1 % frisch herstellen, Essigsäure 25 %, Nitrit-Reagenz:

Aceton-Lösung 5 %, Aceton-Reagenz Puffer-Lösungen pH 1 – 12, Methylrot-Lösung 0,05 %, Bromthymolblau-Lösung 0,05 %,

Medizin-Indikator

Durchführung:

1. Nachweis von Glucose mit Teststreifen

 1 Tropfen Glucose-Lösung auf Glucose-Teststreifen tropfen, oder eintauchen

 1 Tropfen Wasser (negative Kontrolle) auf Glucose – Teststreifen tropfen oder eintauchen

2. Störung des Nachweises von Glucose mit Teststreifen durch Ascorbinsäure

 je 1 Tropfen Glucose-Lösung und 1 Tropfen Ascorbinsäure-Lösung mischen

Und auf Glucose-Teststreifen tropfen, oder eintauchen

3. Spezifität des enzymatischen Nachweises von Glucose

 je 1 Tropfen Glucose-Lösung, Fructose-Lösung und Maltose-Lösung

auf Glucose-Teststreifen tropfen, oder eintauchen

4. keine Spezifität von Reduktionsproben (Fehling-Probe)

Alternative Fehling – Probe ohne Brenner:

In einer Zellkulturplatte aus Polystyrol oder in ein Reagenzglas wird die zu prüfende Lösung eingefüllt, und mit Kupfersulfat – Zitronensäure – Mischung versetzt. Durch Zugabe von 2 – 3 Natriumhydroxid – Plätzchen wird die Reaktion gestartet. In die Zellkulturplatte werden 10 Tropfen Probelösung eingefüllt, in das Reagenzglas 1 – 2 ml, d. h. maximal 1 cm hoch-

 Glucose-Lösung, Fructose-Lösung Maltose-Lösung und Wasser (Blindprobe) einfüllen

 1 Spatel-Spitze Kupfersulfat-Zitronensäure-Verreibung zugeben, mischen

 2 – 3 Plätzchen Natriumhydroxid zugeben

 mischen

5. Proteinnachweis Prinzip Eiweißfehler von pH-Indikatoren

 auf Tüpfelraster (weiße Unterlage) geben:

negative Kontrolle: Wasser

positive Kontrolle: 1 Spatelspitze Gelatine mit 3 Tropfen Wasser mischen

kurz stehen lassen

 2 Tropfen Bromphenolblau8 – Puffer – Lösung zugeben und mischen

 1 Spatelspitze Gelatine mit 3 Tropfen Wasser mischen kurz stehen lassen

Bestimmung der Nachweisgrenze (Allgemeine Durchführung)

erforderliche Hilfsmittel:

Sechs 10 ml Augentropfenflaschen aus Glas oder Kunststoff mit Schraubkappe und Tropfeinsatz, Tuberkulin – oder 1 ml Insulinspritzen, Messpipetten oder Messzylinder 10 ml

Tüpfelplatte oder Tüpfelraster

Durchführung: generelles Vorgehen

Herstellung der Verdünnungsreihe

 6 Augentropfenflaschen mit 1 – 6 beschriften

 in Gefäß 2 – 6 je 9 ml Wasser einfüllen

 in Gefäß 1 10 ml Stammlösung (1000 mg/l) einfüllen

 aus Gefäß 1 1ml entnehmen und in Gefäß 2 geben,

 gut mischen

 aus Gefäß 2 1 ml entnehmen und in Gefäß 3 geben

 bis Gefäß 6 wiederholen

 Flasche mit Tropfeinsatz verschließen

Nachweisreaktion, allgemein

Aus den Gefäßen werden die entsprechenden Volumina Verdünnung entnommen und, wie vorgeschrieben, mit den entsprechenden Nachweisreagenzien versetzt. Die Nachweisgrenze entspricht der jeweiligen Konzentration, wo noch ein erkennbarer Effekt (Färbung oder Trübung) gegenüber der Blindprobe auftritt.

Sie kann an den entsprechenden Röhrchen in mg /l abgelesen werden.

Röhrchen Konzentration der Lösung

mg/l mg/ml g/ml

1 1000 1,0 1000

2 100 0,1 100

3 10 0,01 10

4 1 0,001 1

5 0,1 0,0001 0,1

6 0,01 0,00001 0,01

Da 2 Tropfen, d. h. 0,1 ml eingesetzt werden, kann daraus die Stoffmenge ermittelt werden.

Sie ergibt sich aus der Konzentration in g/ml dividiert durch 10

Wichtig, hier ist ein ganz exaktes Arbeiten erforderlich!

 ganz saubere Gefäße verwenden wegen der Gefahr von Verschleppungsfehlern

 für die stufenweise Verdünnung entweder immer eine neue Spritze verwenden, oder die

Spritze mehrfach spülen, das heißt Lösung mehrfach aufziehen und wieder in das Gefäß

zurückgeben

6. Nachweis von Nitrit

 auf Tüpfelraster (weiße Unterlage) geben:

negative Kontrolle: Wasser

positive Kontrolle: Natriumnitrit – Lösung

 zu allen Proben je 1 – 2 Tropfen Essigsäure geben

 1 Stevia – Löffel Nitrit – Reagenz zugeben, mischen

Bestimmung der Nachweisgrenze von Nitrit – Ionen

erforderliche Hilfsmittel:

Nitrit- Standard 1000 mg/l, Nitrit – Reagenz

Durchführung

Nachweis mit Grieß – Reagenz

 auf Tüpfelraster (weiße Unterlage) geben:

 je 2 Tropfen der Verdünnungen 1 – 6: (Nitrit – Standard)

 zu allen Proben 1 – 2 Tropfen Essigsäure geben

 1Stevia – Löffel Nitrit – Reagenz zugeben, und mischen

 5 min einwirken lassen

Nitrit positiv rotviolett, Nitrit negativ keine Veränderung

 notieren, bis zu welcher Verdünnung eine Veränderung auftritt

7. Nachweis von Aceton

 auf Tüpfelraster (weiße Unterlage) geben:

negative Kontrolle: Wasser

positive Kontrolle: Aceton – Lösung

 1 Stevia – Löffel Aceton – Reagenz zugeben, mischen und 5 min warten

Bestimmung der Nachweisgrenze von Aceton

erforderliche Hilfsmittel:

Aceton- Standard 1000 mg/l, 1,26 ml Aceton werden mit Wasser zu 1000 ml aufgefüllt, frisch herstellen, Aceton – Reagenz

Durchführung

 auf Tüpfelraster (weiße Unterlage) geben:

 je 2 Tropfen der Verdünnungen 1 – 6: (Nitrit – Standard)

 1 Stevia – Löffel Aceton – Reagenz zugeben, und mischen

 5 min einwirken lassen

 notieren, bis zu welcher Verdünnung eine Veränderung auftritt

8. Prinzip Universalindikator

 auf Tüpfelraster (weiße Unterlage) geben:

Puffer pH 1 – 12 in 3 Reihen untereinander tropfen (senkrecht)

erste Reihe 1 Tropfen Methylrot – Lösung (waagerecht)

zweite Reihe 1 Tropfen Bromthymolblau – Lösung (waagerecht)

dritte Reihe 1 Tropfen Medizin – Indikator (waagerecht)

 auftretende Farben notieren

Ergebnisse:

1. Nachweis von Glucose mit Teststreifen

negativ: keine Veränderung

positiv: Verfärbung des Testfeldes entsprechend Farbskale meist grün oder blau

2. Störung des Nachweises von Glucose mit Teststreifen durch Ascorbinsäure

bei Glucose Farbveränderung

bei Glucose und Ascorbinsäure keine Veränderung

3. Spezifität des enzymatischen Nachweises von Glucose

negativ: keine Veränderung des Testfeldes bei den anderen Kohlenhydraten

positiv: nur bei Glucose Farbumschlag auf dem Testfeld

4. keine Spezifität von Reduktionsproben (Fehling-Probe)

negativ: keine Veränderung bei Wasser

positiv: bei allen Kohlenhydraten

5. Proteinnachweis Prinzip Eiweißfehler von pH-Indikatoren

negativ: keine Veränderung

positiv: Farbumschlag nach blau bei Gelatine

6. Nachweis von Nitrit

negativ: keine Veränderung

positiv: Farbumschlag nach rotviolett

Nachweisgrenze: 0,1 mg/l

7. Nachweis von Aceton

negativ: keine Veränderung

positiv: weißer Niederschlag

Nachweisgrenze: 100 mg/l

8. Prinzip Universalindikator

Mischfarben im pH – Bereich von pH 5 – 8

Hinweise:

Nachweis von Glucose mit Teststreifen

Dose nach Entnahme der Teststreifen sofort verschließen, keine Feuchtigkeit an die Teststreifen in der Dose kommen lassen, Teststreifen werden durch Feuchtigkeit unbrauchbar!

2. Störung des Nachweises von Glucose mit Teststreifen durch Ascorbinsäure

An diesem Beispiel wird anschaulich die Problematik und Gefährlichkeit des falsch negativen Nachweises anschaulich und alltagsbezogen demonstriert.

3. Spezifität des enzymatischen Nachweises von Glucose

Der analytische Begriff der Spezifität kann an diesem Beispiel gut dargestellt werden.

4. keine Spezifität von Reduktionsproben (Fehling-Probe)

Mittels Fehling – Test kann nicht nur Traubenzucker nachgewiesen werde, alle reduzierenden Stoffe reagieren gleichfalls, so auch Ascorbinsäure.

5. Proteinnachweis Prinzip Eiweißfehler von pH-Indikatoren

Dieses Verfahren erlaubt die Erkennung geringster Eiweißkonzentrationen. Dies ist vor allem für die Erkennung von Nierenfunktionsstörungen bedeutsam. Für den Chemie – und Biologieunterricht ergibt sich eine neue Nachweismethoden, wo keine eingestuften Gefahrstoffe erforderlich sind.

6. Nachweis von Nitrit

Der Nachweis von Nitrit – Ionen mit Grieß – Reagenz ist ein Verfahren, um geringe Nitrit – Konzentrationen nachzuweisen. Hier wird ein stabiles. jahrelang haltbares Reagenz vorgestellt

A7. Nachweis von Aceton

Der Nachweis von Ketonen mit Nitroprussid – Natrium ist in der Schulpraxis möglich, aber nicht ganz unproblematisch. Das Reagenz ist akut toxisch und die Lösung nicht haltbar. Hier wird eine stabile, jahrelang haltbare Alternative vorgestellt.

A8. Prinzip Universalindikator

Mit diesem Experiment kann ganz einfach mal das Prinzip eines Universalindikators anschaulich dargestellt werden. Universalindikatoren werden war oft eingesetzt für Experimente, aber nähere Informationen sind kaum vorhanden. Die Hersteller geben keine Zusammensetzung bekannt.

Herstellungsvorschriften für die Reagenzien

Aceton-Reagenz :

0,25 g Natriumnitroprussid wird in einer Reibschale mit 50 g Ammoniumsulfat und 50 g wasserfreien Natriumcarbonat sorgfältig miteinander verrieben.

Bromphenolblau – Lösung:

0,1 g Bromphenolblau werden in 20 ml Ethanol (Brennspiritus) gelöst und zu 100 ml mit Wasser aufgefüllt. Alternativ ist es möglich, entweder 100 mg Bromphenolblau – Natriumsalz

bzw. 100 mg Bromphenolblau mit 1,5 ml Natronlauge 0,1 mol/l verreiben und mit Wasser zu 100 ml aufzufüllen

Bromphenolblau-Puffer-Lösung:

In einem 1000 ml Maßkolben werden 8,47 g Zitronensäure-Monohydrat in 250 ml Wasser gelöst. 3,49 g Natriumchlorid werden darin gelöst. Nach Zusatz von 20,6 ml Natronlauge

(c = 1 mol/l) und 10 ml Bromphenolblau-Lösung wird mit Wasser zu1000 ml aufgefüllt.

Bromthymolblau – Lösung:

0,1 g Bromthymolblau werden in 20 ml Ethanol (Brennspiritus) gelöst und zu 100 ml mit Wasser aufgefüllt. Alternativ ist es möglich, entweder 100 mg Bromthymolblau – Natriumsalz bzw. 100 mg Bromthymol mit 1,6 ml Natronlauge 0,1 mol/l verreiben und mit Wasser zu 100 ml aufzufüllen

Essigsäure 25 %:

25 ml Eisessig werden mit Wasser zu 100 ml aufgefüllt.

Kupfersulfat – Zitronensäure-Verreibung (Fehling – alternativ):

10 g Kupfersulfat 5 Hydrat wird mit 30 g Zitronensäure sorgfältig miteinander in einer Reibschale verrieben. Zitronensäure kann durch die gleiche Masse Weinsäure ersetzt werden.

Medizin-Indikator:

28 mg Methylrot und 100 mg Bromthymolblau werden in 100 ml Ethanol (Brennspiritus) gelöst. Die gleichen Massen der Natriumsalze können mit Wasser gelöst und zu 100 ml aufgefüllt werden. Alternativ werden 28 mg Methylrot mit 1,04 ml Natronlauge 0,1 mol/l und 100 mg Bromthymolblau mit 1,5 ml Natronlauge 0,1 mol/l verreiben werden.

Methylrot – Lösung:

0,1 g Methylrot werden in 20 ml Ethanol (Brennspiritus) gelöst und zu 100 ml mit Wasser aufgefüllt. Es ist auch möglich 100 mg Methylrot-Natriumsalz, alternativ 100 mg Methylrot und 3,72 ml Natronlauge 0,1 mol/l verreiben, in Wasser zu lösen und mit Wasser zu 100 ml aufzufüllen.

Nitrit-Reagenz:

0,3 g Naphthylethylendiammoniumdichlorid, 1,5 g Sulfanilsäure und 100 g Natriumchlorid werden sorgfältig miteinander in einer Reibschale verrieben. Das Reagenz wird in einer dicht verschlossenen Flasche aus braunem Glas aufbewahrt. Das Reagenz ist sehr empfindlich gegenüber Feuchtigkeit, deshalb nur mit einem absolut trockenen Spatel entnehmen. Feuchtigkeit macht das Reagenz unbrauchbar!!! Reagenz wird nach längerer Lagerung dunkler, bleibt aber verwendbar.

Pufferlösungen

pH 1 – 13 (1 pH -Einheit)

Die angegebenen Substanzen sind in Wasser zu lösen und auf 1000 ml aufzufüllen.

pH – Wert Substanzen auf 1000 ml auffüllen

pH 1,00: 3,73 g Kaliumchlorid und 134 ml 1 mol/l Salzsäure

pH 2,00: 6,43 g Citronensäure – Monohydrat, 3,58 g Natriumchlorid

und 8,2 ml 1 mol/l Salzsäure

pH 3,00: 8,47 g Citronensäure – Monohydrat, 3,49 g Natriumchlorid

und 20,6 ml 1 mol/l Natronlauge

pH 4,00: 11,76 g Citronensäure – Monohydrat, 2,57 g Natriumchlorid

und 68,0 ml 1 mol/l Natronlauge

pH 5,00: 20,26 g Citronensäure -Monohydrat und 194,6 ml 1 mol/l Natronlauge

pH 6,00: 12,53 g Citronensäure – Monohydrat und 159,6 ml 1 mol/l Natronlauge

pH 7,00: 3,52 g Kaliumdihydrogenphosphat und 7,26 g Dinatriumhydrogenphosphat –

2 Hydrat

pH 8,00: 4,77 g Natriumtetraborat – 10hydrat und 20,5 ml 1 mol/l Salzsäure

pH 9,00: 4,77 g Natriumtetraborat – 10hydrat und 4, 6 ml 1 mol/l Salzsäure

pH 10,00: 4,77 g Natriumtetraborat – 10hydrat und 18,3 ml 1 mol/l Natronlauge

pH 11,00: 3,84 g Glycin, 2,99 g Natriumchlorid und 48,9 ml 1 mol/l Natronlauge

pH 12,00: 3,42 g Glycin, 2,67 g Natriumchlorid und 54,5 ml 1 mol/l Natronlauge

pH 13,00: 0,375 g Glycin, 0,222 g Natriumchlorid und 95,0 ml 1 mol/l Natronlauge

Alternative ohne Borverbindungen

pH 8,00: 3,277 g Tris-Puffer und 173 ml 1 mol/l Salzsäure

pH 9,00: 0,605 g Tris-Puffer und 195 ml 1 mol/l Salzsäure

pH 10,00: 4,72 g Glycin, 3,68 g Natriumchlorid und 37 ml 1 mol/l Natronlauge

Literatur

Ahrens, G.

Die Urinanalyse

1966, Leipzig, Ambrosius Barth Verlag

Benzer, B., Fleischer, H., Kimling, H., Koller, P.U., Peters, M., Rey, H.-G.

Kleine Teststreifen – Fibel

1977, Mannheim, Firmenschrift der Boehringer Mannheim GmbH

Kutter, D.

Schnelltests für den praktischen Arzt und das klinische Laboratorium

1967, Berlin. München, Wien, Urban & Schwarzenberg

Neymeyer, H.-G.

Ausgewählte Tests zur dringlichen Diagnostik

Studienmaterial zur Weiterbildung Medizinisch technischer Laborassistenten

Beilage der „Zeitschrift für medizinische Laboratoriumsdiagnostik“1987 (28) Heft 1

Teichmann, W.

Untersuchungen von Harn und Konkrementen

1980, Berlin (Ost) VEB Verlag Volk und Gesundheit

Thiele, H – J.

Klinische Chemie Praktikum

1975, Berlin (Ost) VEB Verlag Volk und Gesundheit

Workshop

1. Nachweis von Glucose mit Teststreifen

2. Störung des Nachweises von Glucose mit Teststreifen durch

Ascorbinsäure

3. Spezifität des enzymatischen Nachweises von Glucose

4. keine Spezifität von Reduktionsproben (Fehling-Probe)

5. Proteinnachweis Prinzip Eiweißfehler von pH-Indikatoren

6. Nachweis von Nitrit

7. Nachweis von Aceton

8. Prinzip Universalindikator

9. Bestimmung der Nachweisgrenze

Workshop

erforderliche Hilfsmittel:

Tüpfelraster oder Tüpfelplatte,

5 Zellkulturplatte aus Polystyrol mit 12 Vertiefungen

alternativ

5 Erlenmeyerkolben 100 ml enger Hals

und Reagenzglas 16 x 160 mm,

Glucose-Lösung 5 %,

Glucose-Teststreifen,

Ascorbinsäure-Lösung 5 %,

Fructose-Lösung 5%

Maltose-Lösung 5 %,

Natriumhydroxid,

Kupfersulfat- Zitronensäure -Verreibung 1 + 3

Gelatine,

Bromphenolblau – Puffer – Lösung,

Natriumnitrit-Lösung 0,1 % frisch herstellen,

Essigsäure 25 %,

Nitrit-Reagenz:

Aceton-Lösung 5 %,

Aceton-Reagenz

Puffer-Lösungen pH 1 – 12,

Methylrot-Lösung 0,05 %,

Bromthymolblau-Lösung 0,05 %,

Medizin-Indikator

1. Nachweis von Glucose mit Teststreifen

 1 Tropfen Glucose-Lösung auf Glucose-Teststreifen tropfen,

oder eintauchen

 1 Tropfen Wasser (negative Kontrolle) auf Glucose – Teststreifen

tropfen oder eintauchen

2. Störung des Nachweises von Glucose mit Teststreifen durch

Ascorbinsäure

 je 1 Tropfen Glucose-Lösung und 1 Tropfen Ascorbinsäure-Lösung

Mischen und auf Glucose-Teststreifen tropfen, oder eintauchen

3. Spezifität des enzymatischen Nachweises von Glucose

 je 1 Tropfen Glucose-Lösung, Fructose-Lösung und Maltose-

Lösung auf Glucose-Teststreifen tropfen, oder eintauchen

4. keine Spezifität von Reduktionsproben (Fehling-Probe)

Alternative Fehling – Probe ohne Brenner:

In einer Zellkulturplatte aus Polystyrol oder in ein Reagenzglas wird die zu prüfende Lösung eingefüllt, und mit Kupfersulfat – Zitronensäure – Mischung versetzt. Durch Zugabe von 2 – 3 Natriumhydroxid – Plätzchen wird die Reaktion gestartet. In die Zellkulturplatte werden 10 Tropfen Probelösung eingefüllt, in das Reagenzglas 1 – 2 ml, d. h. maximal 1 cm hoch-

 Glucose-Lösung, Fructose-Lösung Maltose-Lösung und Wasser

(Blindprobe) einfüllen

 1 Spatel-Spitze Kupfersulfat-Zitronensäure-Verreibung zugeben,

mischen

 2 – 3 Plätzchen Natriumhydroxid zugeben

 mischen

5. Proteinnachweis Prinzip Eiweißfehler von pH-Indikatoren

 auf Tüpfelraster (weiße Unterlage) geben:

negative Kontrolle: Wasser

positive Kontrolle: 1 Spatelspitze Gelatine mit 3 Tropfen Wasser

mischen und kurz stehen lassen

 2 Tropfen Bromphenolblau8 – Puffer – Lösung zugeben und

mischen

6. Nachweis von Nitrit

 auf Tüpfelraster (weiße Unterlage) geben:

negative Kontrolle: Wasser

positive Kontrolle: Natriumnitrit – Lösung

 zu allen Proben je 1 – 2 Tropfen Essigsäure geben

 1 Stevia – Löffel Nitrit – Reagenz zugeben, mischen

7. Nachweis von Aceton

 auf Tüpfelraster (weiße Unterlage) geben:

negative Kontrolle: Wasser

positive Kontrolle: Aceton – Lösung

 1 Stevia – Löffel Aceton – Reagenz zugeben, mischen

und 5 min warten

8. Prinzip Universalindikator

 auf Tüpfelraster (weiße Unterlage) geben:

Puffer pH 1 – 12 in 3 Reihen untereinander tropfen (senkrecht)

erste Reihe 1 Tropfen Methylrot – Lösung (waagerecht)

zweite Reihe 1 Tropfen Bromthymolblau – Lösung (waagerecht)

dritte Reihe 1 Tropfen Medizin – Indikator (waagerecht)

 auftretende Farben notieren

9. Bestimmung der Nachweisgrenze (Allgemeine Durchführung)

erforderliche Hilfsmittel:

Sechs 10 ml Augentropfenflaschen aus Glas oder Kunststoff mit Schraubkappe und Tropfeinsatz, Tuberkulin – oder 1 ml Insulinspritzen, Messpipetten oder Messzylinder 10 ml

Tüpfelplatte oder Tüpfelraster

Durchführung: generelles Vorgehen

Herstellung der Verdünnungsreihe

 6 Augentropfenflaschen mit 1 – 6 beschriften

 in Gefäß 2 – 6 je 9 ml Wasser einfüllen

 in Gefäß 1 10 ml Stammlösung (1000 mg/l) einfüllen

 aus Gefäß 1 1ml entnehmen und in Gefäß 2 geben,

 gut mischen

 aus Gefäß 2 1 ml entnehmen und in Gefäß 3 geben

 bis Gefäß 6 wiederholen

 Flasche mit Tropfeinsatz verschließen

Nachweisreaktion, allgemein

Aus den Gefäßen werden die entsprechenden Volumina Verdünnung entnommen und, wie vorgeschrieben, mit den entsprechenden Nachweisreagenzien versetzt. Die Nachweisgrenze entspricht der jeweiligen Konzentration, wo noch ein erkennbarer Effekt (Färbung oder Trübung) gegenüber der Blindprobe auftritt.

Sie kann an den entsprechenden Röhrchen in mg /l abgelesen werden.

Röhrchen Konzentration der Lösung

mg/l mg/ml g/ml

1 1000 1,0 1000

2 100 0,1 100

3 10 0,01 10

4 1 0,001 1

5 0,1 0,0001 0,1

6 0,01 0,00001 0,01

Da 2 Tropfen, d. h. 0,1 ml eingesetzt werden, kann daraus die Stoffmenge ermittelt werden.

Sie ergibt sich aus der Konzentration in g/ml dividiert durch 10

Wichtig, hier ist ein ganz exaktes Arbeiten erforderlich!

 ganz saubere Gefäße verwenden wegen Gefahr von

Verschleppungsfehlern

 für die stufenweise Verdünnung entweder immer eine neue Spritze

verwenden, oder die Spritze mehrfach spülen, das heißt Lösung

mehrfach aufziehen und wieder in das Gefäß zurückgeben

9. 1 Bestimmung der Nachweisgrenze von Nitrit – Ionen

erforderliche Hilfsmittel:

Nitrit- Standard 1000 mg/l, Nitrit – Reagenz

Durchführung

Nachweis mit Grieß – Reagenz

 auf Tüpfelraster (weiße Unterlage) geben:

 je 2 Tropfen der Verdünnungen 1 – 6: (Nitrit – Standard)

 zu allen Proben 1 – 2 Tropfen Essigsäure geben

 1Stevia – Löffel Nitrit – Reagenz zugeben, und mischen

 5 min einwirken lassen

Nitrit positiv rotviolett, Nitrit negativ keine Veränderung

 notieren, bis zu welcher Verdünnung eine Veränderung auftritt

9.2 Bestimmung der Nachweisgrenze von Aceton

erforderliche Hilfsmittel:

Aceton- Standard 1000 mg/l, 1,26 ml Aceton werden mit Wasser zu 1000 ml aufgefüllt, frisch herstellen, Aceton – Reagenz

Durchführung

 auf Tüpfelraster (weiße Unterlage) geben:

 je 2 Tropfen der Verdünnungen 1 – 6: (Nitrit – Standard)

 1 Stevia – Löffel Aceton – Reagenz zugeben, und mischen

 5 min einwirken lassen

 notieren, bis zu welcher Verdünnung eine Veränderung auftritt

Labormedizin im Chemieunterricht,

oder

Harnteststreifen als Quelle neuer experimenteller Ideen

Wolfgang Proske, Robert Gintrowicz, Martin Schwab

Einleitung

Labormedizin, ein erster Einstieg

Die Bedeutung von Laboruntersuchungen in der ärztlichen Praxis

Anamnese und körperliche Untersuchung als Entscheidungskriterium für Laboruntersuchungen

Der Check – up der gesetzlichen Krankenkassen

Harnanalytik mit Teststreifen

Chemische Grundlagen der Nachweisreaktionen

Einleitung

 Alltagsbezug,

Laboruntersuchungen beim Arztbesuch

 persönliche Erfahrungen

Untersuchungen von Harn und Blut sind medizinischer Standard

 Integration von Alltagserfahrungen in den MINT – Unterricht

 Aufbereitung medizinischer Kontexte für den Chemie – und

Biologieunterricht

 Entwicklung von Modellexperimenten zu Nachweisverfahren

von ausgewählten Parametern von Harnteststreifen

Labormedizin, ein erster Einstieg

Fachgebiete

 Klinische Chemie

 Hämatologie

 Hämostaseologie (Blutgerinnung)

 Blutgruppenserologie

 Endokrinologie

 Immunologie

 Mikrobiologie

 Humangenetik

 Pathologie

Die Bedeutung von Laboruntersuchungen in der ärztlichen Praxis

 objektive Befunde

 Diagnostik im Frühstadium

 Beurteilung des Therapieerfolges

 Differentialdiagnostik

 Verlaufskontrolle von Erkrankungen

 Abklärung unklarer Prozesse

 rechtzeitige Erkennung abwendbar gefährlicher Verläufe

Anamnese und körperliche Untersuchung als Entscheidungskriterium für Laboruntersuchungen

Robert

kurz und knapp Erhebung Anamnese und Prinzip der körperlichen Untersuchung (Inspektion, Palpation, Perkussion und Auskultation) eingehen

Anamnese und körperliche Untersuchung als Entscheidungskriterium für Laboruntersuchungen

Vorschlag Wolfgang

 Anamnese: strukturiertes Gespräch über Anlass der Konsultation

 Körperliche Untersuchung

Stellenwert für die Diagnostik

60 % aller Diagnosen durch sorgfältige Anamnese, weitere

25 % aller Diagnosen durch sorgfältige Untersuchung, nur

15 % aller Diagnosen erfordern zusätzlichen technischen Aufwand!

Die Erhebung der Anamnese

untergliedert sich in:

 Jetztanamnese, Anlass der Konsultation

 Eigenanamnese, Vorerkrankungen, Unfälle, Operationen

 Familienanamnese, Krankheiten in der Familie

 Sozialanamnese berufliche und soziale Entwicklung

 Allgemeinanamnese, z.B. Schlaf, Konsum Genussmittel,

Medikamente

Die körperliche Untersuchung

Sie untergliedert sich in:

 Inspektion (Besichtigen) Hippokrates 460 – 377

 Palpation (Abtasten) von Kos 4. Jahrhundert v. Chr.

 Perkussion (Abklopfen) Auenbrugger 1761

 Auskultation (Abhören) Laennec 1818

Der Check – up der gesetzlichen Krankenkassen

Wolfgang bzw. Robert

Der Check – up gliedert sich in:

 Anamneseerhebung,

 körperliche Untersuchung

 Laboruntersuchungen.

Laboruntersuchungen im Rahmen eines Check – up

Harnuntersuchungen

Parameter Bedeutung

Glucose Diabetes mellitus

Eiweiß Nierenerkrankungen

Gallenfarbstoffe Krankheiten Leber und Galle

Erythrozyten und Leukozyten Krankheiten Niere und Blase

Blutuntersuchungen

Parameter Bedeutung

Blutsenkung Entzündungen

Glucose Diabetes mellitus

Harnsäure Gicht

Transaminasen Lebererkrankungen

Cholesterin und Trigyceride Fettstoffwechselstörungen

Harnanalytik mit Teststreifen Wolfgang bzw. Robert

Schwerpunkte der Harnanalyse in der Medizin:

 Früherkennung und Überwachung von Diabetes

Glucose, Keton, Ascorbinsäure

 Erkennung von Funktionsstörungen und Infektionen der Nieren

und des Urogenitaltraktes

pH – Wert, Blut, Protein, Nitrit, Leukozyten, Dichte,

 Erkennung und Verlaufskontrolle von Erkrankungen der Leber und

der Gallenblase

Bilirubin, Urobilinogen (Gallenfarbstoffe)

Harnteststreifen in der Schule,

warum können diese für den Chemieunterricht relevant sein? Martin

 moderne Technologie, andere Nachweisverfahren, die durchaus

schulrelevant in einem anderen Kontext sein können,

 Anregungen für den experimentellen Chemie und

Biologieunterricht (Schülerexperimente im Microscale – Maßstab)

Fotos:

 Harnteststreifen Macherey – Nagel

 Farbskalen Homepage Macherey – Nagel

Chemische Grundlagen der Nachweisreaktionen

Für den Chemieunterricht sind folgende Parameter interessant:

Glucose

Enzymatischer Nachweis.

Glucose + Glucose – Oxidase → Gluconsäure +Wasserstoffperoxid Chromogen + Wasserstoffperoxid → Farbstoff

Farbintensität ist abhängig von der Glucose-Konzentration

Aceton

Probe nach Legal.

Aceton reagiert mit Salpetriger Säure, es entsteht Isonitrosoaceton (Kondensationsreaktion). Salpetrige Säure entsteht beim Auflösen von Natrium – Nitroprussid in Wasser

Diese reagiert in weiterem Natriumnitroprussid (Natriumpentacyanonitrosylferrat), es entsteht ein violetter Farbkomplex. Gleichzeitig wird das im Nitroprussid vorliegende dreiwertige Eisen zum zweiwertigen reduziert.

Ascorbinsäure

Ascorbinsäure Reduktionsmittel, inaktiviert Glucoseoxidase

Anwesenheit von Ascorbinsäure falsch negatives Resultat

Nachweis mit Tilmanns – Reagenz (Dichlorphenolindophenol)

pH – Wert

Testfeld enthält die Indikatoren Methylrot und Bromthymolblau

pH – Wertmessungen von pH 5 – 8

Prinzip Universalindikator

Durch Mischung geeigneter pH – Indikatoren lässt sich der Anzeigebereich erweitern

Methylrot schlägt von pH 4,4 – 6,2 von rotviolett nach gelborange um

Bromthymolblau schlägt von pH 6,0 – 7,6 von gelb nach blau um

Methylrot (MR)

von pH 4,5 bis pH 6,2 Mischfarben rot nach gelb (orange)

Bromthymolblau (BTB)

von pH 6,1 bis pH 7,5 Mischfarben gelb nach blau (grün)

Bei pH 6 ist Methylrot und Bromthymolblau gelb

Indikator pH 4 pH 5 pH 6 pH 7 pH 8

MR rotviolett orange gelb gelb gelb

BTB gelb gelb gelb grün blau

Resultat orangerot orangegelb gelb gelbgrün grün

Protein

Prinzip Eiweißfehler von pH-Indikatoren

Bromphenolblau

bei pH-Wert < 3,0 gelb (nicht dissoziierte Säure)

bei pH-Wert > 4,6 blau (dissoziiertes Anion)

Zwischen pH 3,1 – 4,5 grüne Mischfarbe

Teststreifen enthält Bromphenolblau und einen Puffer von pH 3,0.

bei pH- Wert von 3,0 Albumine protonisiert (NH3+)

Sie reagieren mit dem Bromphenolblaus – Anion,

es entstehen Salze

Intensität der Mischfarbe ist von Proteinkonzentration abhängig

Im Harn wird das Eiweiß als Albumin ausgeschieden. Die zu untersuchende Probe wird zunächst mit einer Pufferlösung von pH 3 versetzt. Bei diesem pH-Wert liegt das Albumin protonisiert vor, das heißt an die Aminogruppe ist das Hydronium – Ion (NH3+) gebunden.

Bromphenolblau

H-Ind → H+ + Ind –

pH < 3,0 gelb pH > 4,6 blau

R – NH3 + + Ind– → blaugrünes Salz

Nitrit

Grieß-Reaktion

Sulfanilsäure wird durch salpetrige Säure diazotiert und die entstandene Diazo- Verbindung bildet mit einem aromatischen Amin (Naphthylethylendiammoniumdichlorid) einen roten Azofarbstoff.

Was ist für den Chemieunterricht neu?

Glucose

Problematik spezifischer und unspezifischer Nachweis

Aceton

haltbares Reagenz, kein Gefahrstoff

Nachweis von Carbonylgruppen

Bestimmung der Nachweisgrenze

Ascorbinsäure

Problematik falsch negativer Nachweis

pH – Wert

Prinzip Universalindikator

Protein

Nachweisprinzip Proteinfehler

Nitrit

haltbares Reagenz, kein Gefahrstoff,

Bestimmung der Nachweisgrenze

Bestimmung der Nachweisgrenze

Die Grenzkonzentration D (dilution limit) ist die geringste Konzentration, wo noch ein Nachweis ohne Anreicherung möglich ist.

Erfassungsgrenze (in Mikrogramm)

D = ——————————————–

Arbeitsvolumen (in ml) * 10 6

Ansetzen der Verdünnungsreihe

Bestimmung erfolgt experimentell mit nachfolgendem Schema:

 stufenweise Verdünnung im Verhältnis 1 + 9

Gefäß 1: 10 ml Stammlösung 1000 mg/l vorlegen

Gefäß 2 – 6: 9 ml Wasser vorlegen

 aus Gefäß 1 1 ml in Gefäß 2 geben, gut mischen

 aus Gefäß 2 1 ml entnehmen, in Gefäß 3 geben, gut mischen

 wiederholen bis Gefäß 6

Röhrchen Konzentration der Lösung

mg/l mg/ml g/ml

1 1000 1,0 1000

2 100 0,1 100

3 10 0,01 10

4 1 0,001 1

5 0,1 0,0001 0,1

6 0,01 0,00001 0,01

Bestimmung der Nachweisgrenze

 Nachweisreaktion mit allen Verdünnungen durchführen

 notieren, bis zu welchem Röhrchen ein Effekt erkennbar ist

 Konzentration aus Tabelle entnehmen