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2013-04-17Dissertation DOI: 10.18452/16729
Entwicklung und Validierung eines Enzyme-linked Immunosorbent Assays (ELISA) für die Quantifizierung von Carbamazepin in Abwasser, Oberflächenwasser und Trinkwasser
dc.contributor.authorBahlmann, Arnold
dc.date.accessioned2017-06-18T12:16:44Z
dc.date.available2017-06-18T12:16:44Z
dc.date.created2013-05-07
dc.date.issued2013-04-17
dc.identifier.urihttp://edoc.hu-berlin.de/18452/17381
dc.description.abstractEin kompetitiver ELISA (Enzyme-linked Immunosorbent Assay) für den Nachweis von Carbamazepin (CBZ) mit einer Bestimmungsgrenze von ca. 30 ng/L wurde entwickelt und validiert. Dieser in Gewässern häufig auftretende anthropogene Marker wurde anschließend in einer Vielzahl an Proben aus Abwässern, Oberflächengewässern und Trinkwässern nachgewiesen. Der ELISA zeigte eine exzellente Präzision und erbrachte in allen Matrizes geringfügig höhere Analysenergebnisse als die Referenzmethode HPLC-MS/MS. Die beständige Überbestimmung der CBZ-Konzentration in Höhe von ca. 7 % konnte auf die Präsenz von Cetirizin und geringen Mengen des persistenten Metaboliten 10,11 Epoxy¬carbamazepin (EP-CBZ) zurückgeführt werden. Die Bindungseigenschaften des verwendeten Antikörpers wurden anhand der Kreuz¬reaktivi¬täten von 37 Substanzen eingehend untersucht. Nach Kopplung von Flüssig¬chromato¬graphie und ELISA konnte das strukturell nicht mit CBZ verwandte Anti¬histaminikum Cetirizin als Kreuzreaktand identifiziert werden. Der störende Einfluss dieses Kreuz¬reaktanden auf den CBZ-ELISA konnte nach einer Änderung des pH-Wertes im Proben¬puffer minimiert werden. Die pH-abhängige Selektivitätssteuerung ermöglichte überdies die Entwicklung eines Dual-Analyt-Immunoassays für die parallele Bestimmung von CBZ und Cetirizin. Darüber hinaus wurden die Metaboliten EP-CBZ, DiOH-CBZ, 2-OH-CBZ, 3-OH-CBZ und 10 OH-CBZ in Abwasser, Oberflächenwasser und Trinkwasser quantifiziert. DiOH-CBZ erwies sich als ähnlich persistent wie CBZ und wurde in besonders hohen Konzentrationen gefunden. Außerdem wurden mehrere weitere bislang nicht identifizierte Abbauprodukte von CBZ gefunden. Da weder Probenvorbereitung noch Probenanreicherung erforderlich sind, ist der Test schnell und kostengünstig durchführbar. Die für den Test nötigen Probenvolumen sind mit weniger als 1 mL sehr gering. Diese Eigenschaften erlauben ein Hochdurchsatzscreening und machen die Methode interessant für den Einsatz im Gewässermonitoring.ger
dc.description.abstractA competitive ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) for the quantitation of carbamazepine (CBZ) was developed and validated. A limit of quantitation (LOQ) of ca. 30 ng/L allowed for the quantitation of CBZ in many samples from wastewater, surface water and drinking water. The method was found to be excellently precise, but it displayed slightly higher results than obtained by the reference method liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). The nearly constant overestimation of 7 % could be attributed to the presence of small amounts of cetirizine and the persistent metabolite 10,11 epoxy¬carbamazepine (EP-CBZ). The binding properties of the antibody were studied by determining the cross-reactivities of 37 compounds. Hyphenating liquid chromatography to ELISA led to the discovery of the cross-reactive antihistamine cetirizine that shares no obvious structural similarity with CBZ. The bias caused by cetirizine was eliminated by changing the pH value of the sample buffer. Moreover, the antibody’s pH-dependent selectivity enabled a dual-analyte immunoassay for the parallel determination of CBZ and cetirizine. Furthermore, the metabolites EP-CBZ, DiOH-CBZ, 2-OH-CBZ, 3-OH-CBZ and 10-OH-CBZ were quantified in wastewater, surface water and drinking water. DiOH-CBZ showed the highest concentrations of all analaytes investigated and was found to be equally persistent as CBZ. In addition, several further degradation products of CBZ were found that could not be identified. The ELISA allowed the detection of diurnal and seasonal fluctuations of analyte concentrations in wastewater and surface water. The anthropogenic marker CBZ enabled to trace wastewater from the source to the receiving waters. Since neither sample pretreatment nor enrichment is necessary, the method is very fast and cost-effective. Only a small sample volume (less than 1 mL) is needed making this ELISA an appropriate high-throughput screening tool for environmental monitoring.eng
dc.language.isoger
dc.publisherHumboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I
dc.rightsNamensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/de/
dc.subjectAntikörperger
dc.subjectKreuzreaktivitätger
dc.subjectELISAger
dc.subjectLC-MS/MSger
dc.subjectAbwasserger
dc.subjectOberflächenwasserger
dc.subjectImmunoassayger
dc.subjectFlüssigkeitschromatographie gekoppelt mit Tandem-Massenspektrometrieger
dc.subjectHPLCger
dc.subjectCarbamazepinger
dc.subjectEpoxycarbamazepinger
dc.subjectHydroxycarbamazepinger
dc.subjectDihydroxycarbamazepinger
dc.subjectOxcarbazepinger
dc.subjectCetirizinger
dc.subjectMetabolitger
dc.subjectAbbauger
dc.subjectTrinkwasserger
dc.subjectanthropogener Markerger
dc.subjectUmweltchemieger
dc.subjectwirkungsorientierte Analytikger
dc.subjectMALDI-TOF-MSger
dc.subjectKopplungsdichteger
dc.subjectantibodyeng
dc.subjectELISAeng
dc.subjectHPLCeng
dc.subjectLC-MS/MSeng
dc.subjectsurface watereng
dc.subjectliquid chromatography tandem mass spectrometryeng
dc.subjectenvironmental chemistryeng
dc.subjectimmunoassayeng
dc.subjectcarbamazepineeng
dc.subjectepoxy-carbamazepineeng
dc.subjectcarbamazepine-epoxideeng
dc.subjecthydroxy-carbamazepineeng
dc.subjectdihydroxy-carbamazepineeng
dc.subjectoxcarbazepineeng
dc.subjectcetirizineeng
dc.subjectcross reactivityeng
dc.subjectwastewatereng
dc.subjectdrinking watereng
dc.subjectanthropogenic markereng
dc.subjecteffect-directed analysiseng
dc.subjectMALDI-TOF-MSeng
dc.subjectcoupling densityeng
dc.subject.ddc540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
dc.titleEntwicklung und Validierung eines Enzyme-linked Immunosorbent Assays (ELISA) für die Quantifizierung von Carbamazepin in Abwasser, Oberflächenwasser und Trinkwasser
dc.typedoctoralThesis
dc.identifier.urnurn:nbn:de:kobv:11-100209280
dc.identifier.doihttp://dx.doi.org/10.18452/16729
dc.identifier.alephidBV040984610
dc.date.accepted2012-09-05
dc.contributor.refereePanne, Ulrich
dc.contributor.refereeSchneider, Rudolf J.
dc.contributor.refereeWeller, Michael
dc.subject.dnb30 Chemie
dc.subject.rvkVG 6807
dc.subject.rvkVN 9367
dc.subject.rvkWC 4350
local.edoc.pages191
local.edoc.type-nameDissertation
bua.departmentMathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I

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