DECHEMAX Initiative für Chemische Technik und Biotechnologie

Manchmal soll es einfach schnell gehen

Manchmal soll es einfach schnell gehen

2_schnelltest
Quelle: DECHEMA e.V.

Fast jeder hat es schon selbst erlebt: Beim Arztbesuch wird Blut abgenommen oder eine Urinprobe abgegeben. Die Proben werden an ein Labor geschickt und recht schnell - oft am nächsten Tag - sind die Ergebnisse dann zurück. Die Laborwerte geben dem Arzt wichtige Hinweise, welche Krankheit beim Patienten vorliegen könnte. Aber manchmal ist „recht schnell“ nicht schnell genug. So braucht ein Notarzt im Rettungswagen sofort eine erste Einschätzung der Situation. Medizinische Schnelltests liefern direkt vor Ort ein Ergebnis, ohne den „Umweg“ über ein Labor. Auch in der Arztpraxis, im Krankenhaus, in Apotheken oder sogar bei Polizeikontrollen werden Schnelltests eingesetzt. Sie sind in der Regel einfach in der Handhabung und benötigen keine aufwändigen Geräte, um ein Testergebnis zu liefern. Manche Schnelltests werden vor allem vom Patienten selbst angewendet; ein Beispiel sind die Testsysteme, mit denen Diabetiker mehrmals täglich überprüfen, ob sie zur Spritze greifen müssen.

 

Frage (Klassen 7-11)

Schnell per Schnelltest - oder doch nicht?

Mit medizinischen Schnelltests kann man in vielen Bereichen eine Krankheitssituation einschätzen. Aber manchmal ist dann doch ein Labor gefragt, weil man einen Wert genauer messen möchte oder weil die notwendige Vorgehensweise zu kompliziert für einen Schnelltest ist.

Finde in der Liste das Beispiel, das nicht per Schnelltest bestimmt wird.

Blutzucker
Blut im Stuhl
Eiweiß im Urin
Kleines Blutbild
Zucker im Urin

Lösung:

Kleines Blutbild

Beim Kleinen Blutbild wird die Konzentration der verschiedenen Blutzellen (roten und weißen Blutkörperchen, Blutplättchen), des roten Blutfarbstoffs Hämoglobin sowie der Anteil der Blutzellen am Gesamtblut bestimmt und daraus verschiedene weitere Werte berechnet. Hierfür braucht man spezielle Geräte in einem medizinischen Labor.

Zusatzfrage (Klassen 8-11)

Bitte sei nicht (zu) sauer…

Den Säuregrad des Urins kann man schnell und einfach mit Teststäbchen messen, je nach pH-Wert verändert sich die Farbe der Testfelder. Anders als der pH-Wert von Blut, der immer innerhalb eines ganz engen Bereichs liegt, kann der pH-Wert von Urin im Verlauf des Tages schwanken. Dies ist unter anderem davon abhängig, ob und was man gegessen oder getrunken hat. So macht eine sehr eiweißreiche Ernährung (z.B. mit viel Fleisch und Milchprodukten) den Urin sauer, viel Gemüse macht ihn eher basisch. Um festzustellen, ob der pH-Wert aus dem Lot geraten ist, sind daher mehrere Messungen am Tag sinnvoll.

In welchem Bereich liegt der pH-Wert von Blut normalerweise?

 

Lösung:

pH 7,37 – 7,45
Man findet für die unterer Grenze des Normalbereichs auch pH 7,35, für die obere Grenze Werte von pH 7,43. Merken kann man sich: Der pH-Wert von Blut ist ca. 7,4

Wo liegt der pH-Wert von Urin normalerweise und in welchem Bereich kann er bei gesunden Personen schwanken?

 

Lösung:

Normalerweise ist Urin leicht sauer (ca. pH 6). Er kann aber auch ohne krankhafte Ursache zwischen ca. pH 4,6 und 7,5 schwanken.

Die unterschiedlichen Farben des Teststäbchens bei unterschiedlichen pH-Werten des Urins kommen durch Indikatorfarbstoffe zustande.

Welchen der folgenden Indikatoren würde man hierfür nicht verwenden?

Bromthymolblau
Indigokarmin
Methylrot

Lösung:

Indigokarmin, der Farbumschlag erfolgt bei einem viel höheren pH-Wert, als im Urin zu erwarten.

  • Bromthymolblau: pH < 6,0 = gelb, pH > 7,6 = blau
  • Indigokarmin: pH < 11,4 = blau, pH > 13 = gelb
  • Methylrot: pH < 4,4 = rot, pH 4,4-6,2 = orange, pH > 6,2 gelb

Zusatzfrage (Klassenstufen 9-11)

Was beim „Pusten“ passiert(e)

Bei vielen schweren Verkehrsunfällen ist Alkohol im Spiel. Daher lässt die Polizei in Verdachtsfällen den Fahrer „pusten“, um den Alkoholgehalt in der Atemluft zu ermitteln. Bei den klassischen Blasröhrchen beruht das Messprinzip auf einer chemischen Reaktion. Sie liefern jedoch nur eine recht grobe Einschätzung des Alkoholgehalts und können nur einmal verwendet werden. Mittlerweile gibt es genauere Handmessgeräte, die zudem mehrfach verwendet werden können.

In den klassischen Blasröhrchen befinden sich Chemikalien, die mit Ethanol aus der Atemluft reagieren. Dabei verfärbt sich das Röhrchen, der Umfang der Verfärbung gibt einen ersten Anhaltspunkt für den Alkoholkonsum der Testperson.

2_alkoholtest

Ergänze in den Bezeichnungen zur Reaktionsgleichung die fehlenden Verbindungen, die für den Farbwechsel im Röhrchen verantwortlich sind, und benenne die Farben.

Bezeichung A und zugehörige Farbe:

 

Lösung:

Kaliumdichromat (orangerot/gelb)

 

Bezeichnung B und zugehörige Farbe:

 

Lösung:

Chromsulfat (grün bzw. je nach Quelle blau bis violett)

Zusatzfrage (Klassenstufe 10-11)

In „guter Hoffnung“ oder nicht - wie funktioniert ein Schwangerschaftstest?

Schwangerschaftstest sind wohl das bekannteste Beispiel für einen immunologischen Schnelltest. Dieses Testprinzip macht sich die sehr spezifischen Bindungseigenschaften von Antikörpern zunutze. Um Krankheitserreger oder andere körperfremde Substanzen abzuwehren, bildet unser Immunsystem Antikörper, die zu den „Eindringlingen“ wie ein Schlüssel zum Schloss passen. In immunologischen Schnelltests werden speziell hergestellte Antikörper verwendet, die genau zu der nachzuweisenden Substanz oder zu einem nachzuweisenden Krankheitserreger passen und diese daher spezifisch binden können.

 

Setze die folgenden Begriffe an der passenden Stelle in den Lückentext ein.

Antigen, Blut, fest gebunden, frei beweglich, Gold, Hormon, Kontrollfeld, nicht schwanger, Probenflüssigkeit, schwanger, Testfeld, Urin

Bei einem Schwangerschaftstest wird das

 

Lösung:

Hormon

hCG (Abkürzung für humanes Chorion-Gonadotropin) nachgewiesen. In den Wochen nach der Befruchtung steigt der hCG-Spiegel stark an und lässt sich dann im Urin oder im

 

Lösung:

Blut

bestimmen.

Bei den in Apotheken oder Drogerien erhältlichen Schnelltests befindet sich der eigentliche Teststreifen zur besseren Handhabung in einer Art Kassette mit Sichtfenster, in dem man das Ergebnis ablesen kann. Das saugfähige Material des Teststreifens transportiert die flüssige Probe, in der Regel

 

Lösung:

Urin

durch die verschiedenen Zonen des Schwangerschaftstests.

2_schwangerschaftstest
Quelle: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Schwangerschaftstest_Schema.png

Zuerst passiert die Probe eine - durch die Kassette verdeckte - Zone mit Antikörpern gegen hCG. Diese Antikörper sind

 

Lösung:

frei beweglich.

Zudem sind sie mit einer Farbkomponente, oft kolloidales

 

Lösung:

Gold

, gekoppelt. Ist hCG in der Probe vorhanden, wird es von den Antikörpern gebunden. Diese Verbindung von

 

Lösung:

Antigen

und Antikörper wird mit der Flüssigkeit weitertransportiert. Die nächste Zone ist das eigentliche

 

Lösung:

Testfeld

Auch hier befinden sich Antikörper gegen hCG, jedoch diesmal

 

Lösung:

fest gebunden

am Teststreifen. Die vorbeiströmende Verbindung von hCG und frei beweglichen Antikörpern dockt hier an; durch die an diese Antikörper gekoppelte Farbkomponente färbt sich das Feld, ein rötlicher Streifen erscheint.

Das

 

Lösung:

Kontrollfeld

zeigt an, ob der Test korrekt durchgeführt wurde. Hier ist ein anderer Typ Antikörper fest gebunden, an den die beweglichen Antikörper andocken. Auch hier wird durch dadurch die Farbreaktion ausgelöst. Das Feld färbt sich rötlich, wenn der Test mit genügend

 

Lösung:

Probenflüssigkeit

durchgeführt wurde und der Teststreifen in Ordnung ist - ganz unabhängig davon, ob sich hCG in der Probe befindet oder nicht.

Kurz gesagt: ein Farbstreifen =

 

Lösung:

nicht schwanger

, zwei Farbstreifen =

 

Lösung:

schwanger

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