Labortechnik Zusammenfassung 2. Teilprüfung PDF

# Labortechnik Zusammenfassung 2. Teilprüfung ## Analyseprozess (Pekar) - **Anamnese** - **Klinische Untersuchung** - **Vorbefunde** - **Fragestellung** - **Untersuchungsanforderung** ### Präanalytik - **Probengewinnung** - **Analysenresultat (Messwert + Einheit)** ### Analytik ### Postanalyti...

# Labortechnik Zusammenfassung 2. Teilprüfung ## Analyseprozess (Pekar) - **Anamnese** - **Klinische Untersuchung** - **Vorbefunde** - **Fragestellung** - **Untersuchungsanforderung** ### Präanalytik - **Probengewinnung** - **Analysenresultat (Messwert + Einheit)** ### Analytik ### Postanalytik - **Befund** #### Außerhalb der Labor - Testbeantragen - Probeentnehmen - Probe ins Labor transportieren #### Innerhalb der Labor - Empfang der Probe im Labor - Probe für die Analyse vorbereiten - Probe zum Laborbereich transportieren #### Präanalytik = Aufbereitung der Probe für den Analyseprozess unter Vermeidung von Faktoren, welche die Qualität der Analyse negativ beeinflussen können #### Untersuchungsmaterial (specimen) = Ursprünglich gewonnenes biologisches Material - Blut (Vollblut/Kapillarblut) - Harn (Spontan-, Mittelstrahl-, Katheterharn, Sammelharn) - Punktate - Liquor - Abstriche - Speichel... ! Venenblut ist das wichtigste Untersuchungsmaterial für die Bestimmung im med. Labor **Serum** =Blutflüssigkeit nach der Gerinnung - Abnahme ohne gerinnungshemmende Mitte (15-30 min bei RT stehen lassen) - Trennung von Serum und zellulären Bestandteilen sollte innerhalb eine Stunde erfolgen - Röhren: Ohne Zusatz; Mit Gerinnungsaktivator; Mit Gel **Plasma** = physiologische Blutflüssigkeit - Enthält Gerinnungshemmer (Antikoagulans) - Enthält Fibrinogen - Röhre: gerinnungshemmende Substanzen als Flüssigkeit, in fester Form oder an Röhrenwand anhaftend vorzufinden. #### Fehlerquellen in der Präanalytik: =verursachen bei lebendem Organismus (In vivo) Veränderungen des zu bestimmenden Analyten **Endogene** (unveränderliche) Einflussgrößen - Geschlecht - Ethnische Herkunft **Exogene** (veränderliche) Einflussgrößen - Alter, Körpergewicht, Schwangerschaft (Langfristig) - Stress, Nahrungsaufnahme, Medikamente, Drogen (kurzfristig) #### Störfaktoren =Veränderung der Probenzusammensetzung, die erst in vitro (Im Glas) entsteht - Bsp.: Zerstörung der Zellmembran der roten Blutkörperchen #### Probenidentifikation Fehler: - Falsche Beschriftung, geklebte Etiketten - Keine eindeutige Zuordnung - Beschriftung von Deckeln - Unzureichende Beschriftung ## Analytik ### Methoden: - **Qualitative M.** - 2 Entscheidungsalternativen: I qualitatives Ergebnis - **Quantitative M.** - Exakte Konzentrationsangabe des gesuchten Analyten - **Semiquantitative M.** - Abschätzung/Ermöglichung einer ungefähren Konzentrationsangabe des gesuchten Stoffes ### Kriterien zur Beurteilung einer Analysemethode: - **Praktikabilität und Kosten** - **Richtigkeit** - **Präzision** - **Vergleichbarkeit** - **Analytische Spezifität** - **Analytische Sensitivität** #### Praktikabilität und Kosten = Es beschreibt den Zeitaufwand, den Einsatz von Geräten und Personal, mögliche Sicherheitsrisiken und den medizinischen Nutzen des Verfahrens. #### Richtigkeit =Übereinstimmung zwischen Erwartungswert und dem wahren Wert. (Keine nummerischen Wert) - **Wahrer Wert:** =theoretischer Parameter, kann mit keinem Messverfahren bestimmt werden, allenfalls eine Annäherung - **Zielwert:** Konventionell richtige Werte für Messgrößen (Überprüfung mittels Richtigkeitskontrolle) #### Präzision = Übereinstimmung zwischen Wiederholungsmessungen - **Präzision in der Serie:** (Messung der Abweichung der Resultate innerhalb einer Analysenserie durch eine Person mit einem Gerät) - **Präzision von Tag zu Tag:** (Messung der Abweichung d. Resultate derselben Probe an verschiedenen Tagen durch verschiedene Personen) #### Analytische Spezifität =kennzeichnet die Fähigkeit einer Methode, den Analyten ohne Verfälschung durch andere in der Probe vorhandenen Komponenten zu erfassen (→Schlechte Spezifität bedeutet falsch positive Ergebnisse!!) #### Analytische Sensitivität = Maß für das Nachweisvermögen einer Methode ## Postanalytik ### Qualitätssicherung ! Qualitätskontrollmaßnahmen werden bereits während der Analyse gesetzt und in der Postanalytik beurteilt! - **Statistische Hilfsmittel:** (Mittelwert, Standardabweichung, Median, Normalverteilung...) - **Qualitätsmanagement** - In Ö keine allgemein gültigen Richtiglinien - Für Krankenhauslabors ist die Teilnahme an Ringversuchen Pflicht! - ÖQUASTA= Österreichische Gesellschaft für Qualitätssicherung und Standardisierung med.-diag. Untersuchungen - Ringversuche. Test, bei denen verschiedene Labore dieselbe Probe untersuchen, um zu vergleichen, ob alle zu ähnlichen Ergebnissen kommen #### Einteilung der Fehlermöglichkeiten - **Grobe Fehler:** (Verwechslung von Patientenproben...) - **Systematische Fehler:** (falsche Inkubationstemperatur...) - Konstant wiederholenender Fehler - Als Maß → Richtigkeit - In jeder Analysenserie müssen solche Richtigkeitskontrollen mit den Routinenproben analysiert werden - **Zufällige Fehler:** (Unkontrollierbare Schwankungen...) - Als Maß dient die (Präzision) - Reduktion durch analytische Sorgfalt unvermeidbar ### Beurteilung von Analyseergebnissen - **Referenzwerte** - Grundlage für Beurteilung von Messergebnissen - **Normalwerte** - Auf Einflussfaktoren achten - Keine staare Grenze zwischen Kranken und Gesunden (fließender Übergang) - Ein innerhalb des Referenzbereiches liegendes Laborergebnis schließt daher eine Krankheit nicht aus, ein außerhalb liegendes ist nicht immer Beweis für eine Krankheit! - **Validierung** - Gültigkeitserklärung von Messergebnissen, Befundfreigabe! - Optimale Validität: - Wenn alle Kranken erkannt werden (Hohe Sensivität) - Wenn alle Gesunden unauffällig bleiben (hohe Spezifität) - Analytische und Technische Validierung berücksichtigt bei der Analyseergebnisse auf Plausibilität und Qualitätsdaten, bevor die Befunde das Labor verlassen. - Medizinische Validierung erfolgt meist durch Laborarzt, aber auch BMA - Beinhaltet: - Transversal Beurteilung - Longitudinal Beurteilung - Extremwertkontrolle - Konstellationsbeurteilung - **Befunderstellung/Ergebnisübermittlung** - Inhalt: - Patientenidentifikation - Untersuchungsmaterial - Ergebnis - Referenzbereich - Abweichung vom Referenzebereich - Erfolgt nach: Technische/Medizinischer Validierung als Bericht/Befund ! Qualitätskontrollmaßnahmen werden bereits während der Analyse gesetzt und in der Postanalytik beurteilt! - Statistische Hilfsmittel (Mittelwert, Standardabweichung, Median, Normalverteilung...) ## Maßanalytik (Nowatschka) ### Volumenmessgerät - Messkolben, Messzylinder - Voll- und Messpipetten - Aus Glas oder Kunststoff ### Justierung - Auf IN (Nettogefäß): Angegebene Flüssigkeitsmenge befindet sich bei richtiger Befüllung im Gefäß - Bsp.: Messzylinder, Messkolben - Auf EX (Bruttogefäß): Abgegebene Flüssigkeitsmenge entspricht bei richtiger Befüllung der Volumenangabe auf dem Volumenmessgeräte. Justierung berücksichtigt nicht nur wahren Volumenanteil, sondern auch Benetzungsrückstände. - Bsp.: Mess- und Vollpipetten, Büretten ### Gefäßkennzeichnung | MUSS | KANN | | - | - | | Nennvolumen | Herstellland | | Einheitensymbol | Toleranz | | Justierung | Markenzeichen | | Bezugstemperatur | Farbcode | | Qualitätsklassen: A/AS → höchste Q.S | ### Meniskus = gewölbte Oberfläche einer Flüssigkeit entsteht durch die Wechselwirkung mit der Wand des Volumenmessgerätes. (Immer auf AUGENHÖHE) - Konkav (nach unten) - Konvex (nach oben) ## Volumenmessgeräte ### Messkolben - Genaue enghalsige Volumenmessgeräte - Ansetzen von Reagenzlösung - Aufbewahrung (Vorrübergehend) ### Messzylinder - Stricheinteilung - Abmessen von Flüssigkeitsmengen, für die es keinen Messkolben gibt - Abmessung von Volumina innerhalb der auf dem Messzylinder angegebenen Füllmengen ### Vollpipetten - Abmessen im ml- Bereich - Bauchförmige Erweiterung in der Mitte - 1 Ringmarkierung für I bestimmtes Volumen - Farbcodierung ### Messpipetten - Nennvolumen und Skalenteilung - Skalierung erlaubt Ablesen von Teilvolumina - Justierung EX ### Serologische Pipetten - Speziell für Zellkultur - Gradierung mit gegenläufiger Skala - Justierung EX - Aus sterilem Kunststoff, pyrogenfrei, mit Wattestopfen, meist einzelverpackt ### Kapillaren - Pipetten mit sehr kleinem Innendurchmesser - End-to-end- Kapillaren - Hämatokrit Kapillaren - Justierung: IN ### Pipettierhilfen #### Manuell - Saugball - Pi-Pump - Peleusball - Micro-Pipettierhelfer #### Elektrisch ## Liquid Handling Geräte ### Kolbenhubpipetten/Luftpolsterpipetten - Im Makroliter und ml-Bereich - Fixvolumen oder variables Volumen - Manuell o. Elektronisch - Einkanal o. Mehrkanal - Spitzenabwurf integriert oder extra ### Direktverdrängerpipetten - Im Makroliter und ml-Bereich - Direkter Kontakt mit Flüssigkeit - Fixvolum und variables Volumen - Manuell oder elektronisch ### Elektronische Dosiersystem/Handdispenser - Halbautomatische System - Vorteil: Zeitersparnis, Hohe Reproduzierbarkeit und Präzision, Pipettierprogramm einstellbar ## Pipettier Technik: - Eintauchwinkel - Rhythmus und Pipettiergeschwindigkeit - Eintauchtiefe und Wartezeit - Umgebungstemperatur - Erwärmung durch die Hand - Nennvolumen der Spitze - Ergonomie ## Allgemeine Handhabung von Messpipetten - Pipette Sauberkeit und Intaktheit - Abzumessende Flüssigkeitsmenge ### Allgemeiner Vorgang: - Ansaugen - Abwischen - Meniskus einstellen - Abgeben - Reinigung ## Reinigung: - Kolbenhubpipetten - In Detergenzienlösung, Isopropanol oder Flächendesinfektionsmittel - Glaspipetten - Zuerst in Deteregenzienlösung danach in Laborgeschirrspüler ## Flüssigkeiten - Wasser - Leitungswasser - Aufbereitetes Wasser (Demineralisiertes Wasser, Destilliertes Wasser, Bidestilliertes Wasser, Steriles Wasser) - Kochsalzlösung (Für Infusionen, Spül- und Verdünnungsflüssigkeit) - Alkohol (Für Lösungsmittel, Fällen und Desinfektionsmittel) ## Waagen - **Präzisionswaage** - Wäge Bereich (100-10000g) - Ablesbarkeit: 0,001g (1 mg) - **Analysenwaage** - Wägebereich (bis 1000g) - Ablesbarkeit (0,001 g) ### GWP-Richtlinien - Geeigneter Aufstellort - Wäge Gefäß + Wägegut dürfen Wäge Bereich nicht überschreiten - Wäge Gefäß in der Mitte der Waageschale - Temperatur - Regelmäßiges Justieren und Kalibrieren - Reinigung! ## Physikalische Größe = Messbare Eigenschaften von Objekten, Vorgängen oder Zustände ## Mengen & Konzentrationsangaben - Größe = Zahlenwert x Einheit - Stoffmengenkonzentration c(X) = n(X) / V(Lösung) - Massenkonzentration c(X) = m(X) / V(Lösung) ## Herstellung von Lösungen - Wägen, bis Hälfte auffüllen, Mischen, Meniskus einstellen (grobkörnige Substanz) - Wägen, Im Wägegefäß mit Lösungsmittel auflösen, Überführen in ein Messgefäß, Mit Lösungsmittel nachspülen, Auffüllen, Miniskus einstellen, mischen (Pulver Substanz) ## Mischen - Hand (Schwenken) - Mischgerät (Überkopfmischer, Rollmischer, Vortexer, Magnetrührer) ## Lösungen ### Geometrische Verdünnungsreihe = fortgesetztes serielles Verdünnen um einen bestimmten Faktor. ### Arithmetische Verdünnungsreihe = paralleles Verdünnen direkt aus der Ausgangslösung. ## Trennverfahren (Pauschenwein) = Verfahren, in der Labortechnik verwendet werden, um Stoffgemische aufgrund unterschiedlicher physikalischer oder chemischer Eigenschaften ihrer Bestandteile zu trennen. ### Analytische Trennverfahren: → Trennung basierend auf unterschiedlichen chemischen Eigenschaften. Beispiele: Fällung, Extraktion, Filtration, Destillation, Zentrifugation, Elektrophorese #### Fällung (Präzipitation) - Erzeugung unlöslicher Niederschläge durch Veränderung des pH-Wert oder Zugabe von Reagenzien. - Beispiel. Säurezugabe zu einer Proteinlösung führt zur Ausfällung. #### Extraktion - Trennung von Substanzen aufgrund von Löslichkeit. - Beispiel: Kaffeextraktion, bei den löslichen Bestandteilen aus Kaffeebohnen herausgelöst werden. / Extrakt od. Auszug #### Filtration - Physikalische Methode zur Trennung von Partikeln nach Partikelgröße (Isolierung ad. Entfernung) - Abtrennung von festen Bestandteilen aus Flüssigkeiten #### Methoden - Papierfiltration - Vakuumfiltration - Ultrafiltration #### Destillation - Trennung von Flüssigkeiten basierend auf Siedepunkt und Dampfdruck. #### Prozess - Verdampfen eines Stoßes und anschließendes Kondensieren. #### Zentrifugation/Sedimentation = Trenntechnik, die durch Rotation von Objekten in einer Zentrifuge Fliehkräfte erzeugt - Abtrennung fester Bestandteile von Flüssigkeiten (zelluläres Material) durch Fliehkraft - Grundvoraussetzung; unterschiedliche Dichte der Teilchen - Prinzip der Zentrifugation: Objekte werden mit konstanter Rotationsgeschwindigkeit bewegt - Erzeugung einer nach außen gerichteter Beschleunigung (relative Zentrifugalbeschleunigung, RZB) - Abhängig von Ausschwingradius r und Umdrehungszahl (pro Minute) - Relative Zentrifugalbeschleunigung: Berechnung mittels Formel: RCF (in g) = 1,118 x 10^-5 x r x U/min² - U/min oder rpm (rounds per minute) - Wichtige Parameter: Drehzahl (rpm), relative Zentrifugalbeschleunigung (RCF) #### Typen: - Winkelkopfzentrifuge: fester Rotor, geeignet für Röhrchen ohne Zentrifugierhilfe - Ausschwingzentrifuge: Schwenkbare Metallbecher, verwendet zur Gewinnung von Plasma oder Serum #### Hochgeschwindigkeitszentrifugation - bis zu 250 000 Umdrehungen: zur Gewinnung von Mikroorganismen, Zellen, Zellbruchstücke - Ultrazentrifugation: extrem hohe Beschleunigungskräfte (bis 500 000 rpm); gekühlt und Hochvakuum (kein Luftwiderstand), hohe Materialanforderung #### Bauteile einer Zentrifuge: - Rotor/Schleuderkopf, Mehrfachträger + Gehänge (Einsatz für Röhrchen), Schleuderraum, Motor, Bedienungspult, je nach Ausstattung: Kühlung, Vakuumsystem, ... #### Sedimentationsdauer: - Umgekehrtes Verhältnis zur Zentrifugalbeschleunigung; Verdopplung der Zentrifugalbeschleunigung halbiert die Zentrifugierdauer - Zu schnelles Zentrifugieren kann zu Austritt von Zellinhaltsstogen führen - Sicherheitsmaßnahmen: - Deckelsicherung, Unwuchtsicherung - sofortige Entfernung von zerbrochenem Glas im Zentrifugeneinsatz und innenraum sofort entfernen und diesen desinfizieren #### Zentrifugierregeln: - Richtiges Einstellen -> rpm oder g!!! - Anlauf-Auslaufschnelligkeit - Passende Zentrifugeneinsätze - Nur Beschriftetes wird zentrifugiert - Austarieren: gleichmäßige Beschickung gegenüberliegender Einsätze -> für „rundes" Laufen der Zentrifuge ### Elektrophorese - Trennung von Molekülen in Lösung unter Einfluss eines elektrischen Feldes Abhängig von: Molekülgröße, Versuchsbedingungen (pH, Feldstärke, Trägermaterial) - auch gleichzeitig Messtechniken! - Wanderung von Teilchen: - Unterschiedliche Wanderungsgeschwindigkeiten führen zur Trennung - Anwendung zur Charakterisierung und Auftrennung von Proteinen - Molekülgröße: - Kleinere Moleküle wandern schneller als größere, Größe ist entscheidend für Trennungsqualität ### Chromatographie Trennung von Sto9gemischen durch unterschiedliche Verteilung ihrer Bestandteile zwischen stationärer und mobiler Phase Typen: Gaschromatographen, Flüssigchromatographie → auch gleichzeitig Messtechniken! ## Messtechniken ### Messen - Eine Messung ist das Ausführen von geplanten Tätigkeiten zu einer quantitativen Aussage über eine Messgröße durch Vergleich mit einer Einheit. Dabei ist die Messgröße jene physikalische Größe, der die Messung gilt ### Spektrometrie - metrie = messen - = Wechsel zwischen Materie und elektromagnetischer Strahlung (= Licht) - Elektronen werden angeregt - Molekül Spektrometrie Wechselwirkung zwischen Molekülen und Licht - Atomspektrometrie Wechselwirkung zwischen Atomen und Licht - Massenspektrometrie ist KEINE spektroskopische Methode, weil bei einem Gemisch, welches gemessen werden soll (Teilchen sollen gefunden werden), die Masse und Ladung eines Teilchens in ein Verhältnis gesetzt werden - →unterschiedliche Massen mit spezifischem Spektrum ### Verschiedene Molekülspektrometrien - Absorpionsspektrometrie / - fotometrie - Reflexionsfotometrie / Reflektometrie - Lumineszenz Spektrometrie / Fluorometrie - Nephelometrie - Turbidimetrie - Kernresonanzspektroskopie / NM ### Prinzip und Grundlagen der Fotometrie - Messung elektromagnetischer Strahlung (Licht) - Licht setzt sich aus einem elektrischen (senkrechte Ausbreitung) Anteil zusammen, der sich in einem magnetischen Feld ausbreitet - Wellenlänge - oszillierende Schwingung, d.h. Punkte Schwingen in derselben Phase; der Abstand zwischen zwei gleichschwingenden Punkten = Wellenlänge/ Frequenz (lamda, Einheit: nm) - Je kleiner die Wellenlänge, umso energiereicher ist die Spannung - „sichtbares Licht“: 400-760nm - UV-Licht: <400nm → für uns nicht sichtbar, für Fotometer schon (>800nm nicht!, weil es die Moleküle in Schwingung versetzt → nicht brauchbar) - polychromatisches („weißes“) - setzt sich aus Licht mehrerer Wellenlängen zusammen; gesamter Wellenlängen Bereich, den dieses Licht umfasst = polychromatisches Licht (weiß) - monochromatisches Licht: - kleineren, definierten Wellenlängenbereich, nicht unterscheidbar = einfarbiges Licht (rot, gelb, blau) ### was passiert und was wir sehen - Grüngefärbter Saft, durch Moleküle Je mehr Moleküle darin enthalten sind, desto grüner der Saft - Umgebungslicht - Ein Teil des Lichts wird bereits an der Glasoberfläche gestreut - Ein Teil des Lichts wird von den Molekülen absorbiert - Ein Teil des Lichts geht durch → Transmission - Das Licht wird durch Streuung und Absorption abgeschwächt = Extinktion (Auslöschung des Lichts) - Optische Dichte eines Mediums - Je optisch dichter ein Medium, umso weniger Licht geht durch - → Absorbanz - Moleküle nehmen Licht auf und deren Elektronen werden angeregt - Jede chemische Substanz absorbiert Licht einer bestimmten Wellenlänge aufgrund seiner Eigenschaften/Zusammensetzung - Licht jeder Wellenlänge wird absorbiert außer die Farbe, die unser Auge wahrnimmt → grün (siehe Abbildung) - Absorptionsfotometrie - = Messung der Lichtabschwächung von Molekülen ### Komplementärfarben - Maximale Absorption der jeweiligen Komplementärfarben - → grüne Flüssigkeit: max. Absorption von rot - Maximale Absorption ist wichtig, wenn man messen will | Farbe und Wellenlänge des Lichtes | Komplementär-farbe | | ------------------------------------ | ---------------------- | | rot (750-610 nm) | bläulich-grün | | orange (610-595 nm) | grünlich-blau | | gelb (595-580 nm) | blau | | gelb-grün (580-560 nm) | violett | | grün (560-500 nm) | purpur | | bläulich-grün (500-490 nm) | rot | | grünlich-blau (490-480 nm) | orange | | blau (480-435 nm) | gelb | | violett (435-400 nm) | gelb-grün | ### Transmission - Transmission ist der Quotient aus der Intensität des ausfallenden Lichtes durch die Intensität des einfallenden Lichtes - T = max. 1/min. 0 - Exponentielle Abnahme der Lichtenergie durch mehrere Schichten ### Extinktion - Es kann nur im linearen Bereich gemessen werden - Je mehr schichten, desto höher die Abschwächung - → linearer Anstieg - Dimensionslose Größe, keine Einheit, 3 Kommastellen ### Lambert-Beer'sches Gesetz - gilt bei verdünnten Lösungen und monochromatischem Licht - Abschwächung ist abhängig von der Konzentration, der Substanz, Epsilon und von der Schichtdicke ### Aufbau eines Fotometers - Lichtquelle wird zu monochromatischem Licht gemacht, Wird durch die zu messende Lösung geschickt - Abgeschwächtes Licht wird gemessen - Extinktion wird verstärkt und abgenommen ### Strahlungsquellen - Kontinuumstrahler - Kann mehrere Wellenlängen gleichmäßig aussenden - Bsp.: Wolframlampe (schwache Intensität, nicht für UV), Halogenlampe (hohe Intensität, 300-10000nm), Deuterium (für UV-Bereich) - Linienstrahler - Kann nur einzelne Wellenlängen aussenden - Entladugsstrahler - Bsp.: Quecksilberlampe - Xenonlampe - Eigentlich Linienstrahler, aber nah an Kontinuumstrahler - Sofort messbereit ### Filter und Monochromatoren - Interferenzfilter - Prismen-Monochromatoren - Gittermonochromatoren ### Küvetten - Typen - Makroküvetten (ab 2ml) - Halbmikroküvetten (0,5-2ml) - Mikroküvetten (bis 0,5ml) - Material - Quarzglas - Kunststoff ### Reflometrie - Prinzip: - bei gegebener Wellenlänge ist das Reflexionsvermögen einer Testoberfläche von der auf ihr vorhandenen Farbstoffkonzentration abhängig - in der Teststreifendiagnostik → semiquantitative Bestimmungen - Nachweis beruht auf Farbreaktion - Ablesung der Farbintensität nach definierter Reaktionszeit - Licht einer bestimmen Wellenlänge fällt auf das Testfeld - Messung des reflektierten Anteils - Auswertung visuell (Farbskala) oder mittels Reflektometer - Einsatz mehrschichtiger Reagenzträger Untersuchung Serum, Harn, Vollblut ### Lumineszenzspektrometrie/ Fluorometrie - Prinzip: - nutzt die Eigenschaft mancher Moleküle, Licht bestimmter Wellenlänge zu absorbieren und danach mit etwas längerer Wellenlänge (geringerer Energie) wieder abzustrahlen → Fluoreszenz - abgestrahltes Licht wird im rechten Winkel (90°) zum eingestrahlten Licht gemessen - Primärstrahlung: Licht, mit dem die Fluoreszenz angeregt wird - Sekundärstrahlung: durch die Fluoreszenz erzeugtes Licht - Chemilumineszenz: - erzeugt durch Substanzen, die bei chemischer Oxidation Licht aussenden (ECL: Elektrochemilumineszenz) - Biolumineszenz: - erzeugt durch lumineszentes System, dem eine energieliefernde enzymatische Reaktion (ATP-Bildung) vorgeschaltet ist ### Nephelometrie - Streuungsmessung - Streulicht, das beim Auftreffen eines Lichtstrahles auf die Teilchen einer trüben Lösung entsteht, wird gemessen ### Turbidimetrie - Trübungsmessung - durch die Streuung verursachte Schwächung des hindurchtretenden Lichtes durch eine trübe Lösung wird gemessen - Messung der Dichte und Temperatur von Flüssigkeiten - Thermometer - Aräometer ## Labortechnik Zusammenfassung 2. Teilprüfung ### Messtechniken #### Messen - Eine Messung ist das Ausführen von geplanten Tätigkeiten zu einer quantitativen Aussage über eine Messgröße durch Vergleich mit einer Einheit. Dabei ist die Messgröße jene physikalische Größe, der die Messung gilt #### Spektrometrie - metrie = messen - = Wechsel zwischen Materie und elektromagnetischer Strahlung (= Licht) - Elektronen werden angeregt - Molekül Spektrometrie Wechselwirkung zwischen Molekülen und Licht - Atomspektrometrie Wechselwirkung zwischen Atomen und Licht - Massenspektrometrie ist KEINE spektroskopische Methode, weil bei einem Gemisch, welches gemessen werden soll (Teilchen sollen gefunden werden), die Masse und Ladung eines Teilchens in ein Verhältnis gesetzt werden - →unterschiedliche Massen mit spezifischem Spektrum #### Verschiedene Molekülspektrometrien - Absorpionsspektrometrie / - fotometrie - Reflexionsfotometrie / Reflektometrie - Lumineszenz Spektrometrie / Fluorometrie - Nephelometrie - Turbidimetrie - Kernresonanzspektroskopie / NM #### Prinzip und Grundlagen der Fotometrie - Messung elektromagnetischer Strahlung (Licht) - Licht setzt sich aus einem elektrischen (senkrechte Ausbreitung) Anteil zusammen, der sich in einem magnetischen Feld ausbreitet - Wellenlänge - oszillierende Schwingung, d.h. Punkte Schwingen in derselben Phase; der Abstand zwischen zwei gleichschwingenden Punkten = Wellenlänge/ Frequenz (lamda, Einheit: nm) - Je kleiner die Wellenlänge, umso energiereicher ist die Spannung - „sichtbares Licht“: 400-760nm - UV-Licht: <400nm → für uns nicht sichtbar, für Fotometer schon (>800nm nicht!, weil es die Moleküle in Schwingung versetzt → nicht brauchbar) - polychromatisches („weißes“) - setzt sich aus Licht mehrerer Wellenlängen zusammen; gesamter Wellenlängen Bereich, den dieses Licht umfasst = polychromatisches Licht (weiß) - monochromatisches Licht: - kleineren, definierten Wellenlängenbereich, nicht unterscheidbar = einfarbiges Licht (rot, gelb, blau) #### was passiert und was wir sehen - Grüngefärbter Saft, durch Moleküle Je mehr Moleküle darin enthalten sind, desto grüner der Saft - Umgebungslicht - Ein Teil des Lichts wird bereits an der Glasoberfläche gestreut - Ein Teil des Lichts wird von den Molekülen absorbiert - Ein Teil des Lichts geht durch → Transmission - Das Licht wird durch Streuung und Absorption abgeschwächt = Extinktion (Auslöschung des Lichts) - Optische Dichte eines Mediums - Je optisch dichter ein Medium, umso weniger Licht geht durch - → Absorbanz - Moleküle nehmen Licht auf und deren Elektronen werden angeregt - Jede chemische Substanz absorbiert Licht einer bestimmten Wellenlänge aufgrund seiner Eigenschaften/Zusammensetzung - Licht jeder Wellenlänge wird absorbiert außer die Farbe, die unser Auge wahrnimmt → grün (siehe Abbildung) - Absorptionsfotometrie - = Messung der Lichtabschwächung von Molekülen #### Komplementärfarben - Maximale Absorption der jeweiligen Komplementärfarben - → grüne Flüssigkeit: max. Absorption von rot - Maximale Absorption ist wichtig, wenn man messen will | Farbe und Wellenlänge des Lichtes | Komplementär-farbe | | ------------------------------------ | ---------------------- | | rot (750-610 nm) | bläulich-grün | | orange (610-595 nm) | grünlich-blau | | gelb (595-580 nm) | blau | | gelb-grün (580-560 nm) | violett | | grün (560-500 nm) | purpur | | bläulich-grün (500-490 nm) | rot | | grünlich-blau (490-480 nm) | orange | | blau (480-435 nm) | gelb | | violett (435-400 nm) | gelb-grün | #### Transmission - Transmission ist der Quotient aus der Intensität des ausfallenden Lichtes durch die Intensität des einfallenden Lichtes - T = max. 1/min. 0 - Exponentielle Abnahme der Lichtenergie durch mehrere Schichten #### Extinktion - Es kann nur im linearen Bereich gemessen werden - Je mehr schichten, desto höher die Abschwächung - → linearer Anstieg - Dimensionslose Größe, keine Einheit, 3 Kommastellen #### Lambert-Beer'sches Gesetz - gilt bei verdünnten Lösungen und monochromatischem Licht - Abschwächung ist abhängig von der Konzentration, der Substanz, Epsilon und von der Schichtdicke - E = -log T = ex cxd - E = Extinktion - d = Schichtdicke - c = Konzentration - = spezifischer molarer Extinktionskoeffizient #### Aufbau eines Fotometers - Lichtquelle wird zu monochromatischem Licht gemacht, Wird durch die zu messende Lösung geschickt - Abgeschwächtes Licht wird gemessen - Extinktion wird verstärkt und abgenommen - C = E / dxe #### Strahlungsquellen - Kontinuumstrahler - Kann mehrere Wellenlängen gleichmäßig aussenden - Bsp.: Wolframlampe (schwache Intensität, nicht für UV), Halogenlampe (hohe Intensität, 300-10000nm), Deuterium (für UV-Bereich) - Linienstrahler - Kann nur einzelne Wellenlängen aussenden - Entladugsstrahler - Bsp.: Quecksilberlampe - Xenonlampe - Eigentlich Linienstrahler, aber nah an Kontinuumstrahler - Sofort messbereit #### Filter und Monochromatoren - Interferenzfilter - Prismen-Monochromatoren - Gittermonochromatoren #### Küvetten - Typen - Makroküvetten (ab 2ml) - Halbmikroküvetten (0,5-2ml) - Mikroküvetten (bis 0,5ml) - Material - Quarzglas - Kunststoff #### Reflometrie - Prinzip: - bei gegebener Wellenlänge ist das Reflexionsvermögen einer Testoberfläche von der auf ihr vorhandenen Farbstoffkonzentration abhängig - in der Teststreifendiagnostik → semiquantitative Bestimmungen - Nachweis beruht auf Farbreaktion - Ablesung der Farbintensität nach definierter Reaktionszeit - Licht einer bestimmen Wellenlänge fällt auf das Testfeld - Messung des reflektierten Anteils - Auswertung visuell (Farbskala) oder mittels Reflektometer - Einsatz mehrschichtiger Reagenzträger Untersuchung Serum, Harn, Vollblut #### Lumineszenzspektrometrie/ Fluorometrie - Prinzip: - nutzt die Eigenschaft mancher Moleküle, Licht bestimmter Wellenlänge zu absorbieren und danach mit etwas längerer Wellenlänge (geringerer Energie) wieder abzustrahlen → Fluoreszenz - abgestrahltes Licht wird im rechten Winkel (90°) zum eingestrahlten Licht gemessen - Primärstrahlung: Licht, mit dem die Fluoreszenz angeregt wird - Sekundärstrahlung: durch die Fluoreszenz erzeugtes Licht - Chemilumineszenz: - erzeugt durch Substanzen, die bei chemischer Oxidation Licht aussenden (ECL: Elektrochemilumineszenz) - Biolumineszenz: - erzeugt durch lumineszentes System, dem eine energieliefernde enzymatische Reaktion (ATP-Bildung) vorgeschaltet ist #### Nephelometrie - Streuungsmessung - Streulicht, das beim Auftreffen eines Lichtstrahles auf die Teilchen einer trüben Lösung entsteht, wird gemessen #### Turbidimetrie - Trübungsmessung - durch die Streuung verursachte Schwächung des hindurchtretenden Lichtes durch eine trübe Lösung wird gemessen - Messung der Dichte und Temperatur von Flüssigkeiten - Thermometer - Aräometer