DE2850503C2 - Methods for the detection and determination of antibiotics - Google Patents

Methods for the detection and determination of antibiotics

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    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • C12Q1/18Testing for antimicrobial activity of a material

Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte (A) und (B) gleichzeitig durchgeführt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that steps (A) and (B) are carried out simultaneously will.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (A) Mikroorganismen oder Teile davon verwendet werden, die auf einem wasserunlöslichen Träger immobilisiert sind, und die Abtrennung (C) durch Entfernung des Trägers aus der Flüssigkeit und Waschen vorgenommen wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in step (A) or microorganisms Parts thereof immobilized on a water-insoluble support are used and the separation (C) is done by removing the carrier from the liquid and washing.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der an der festen Phase gebundenen markierten Substanz bestimmt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the amount of the solid Phase bound labeled substance is determined.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als markierte Substanz MC-markierte Verbindungen, l25J-markierte Verbindungen oder irit einer Peroxidase markierte Verbindungen verwendet werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that C-labeled compounds, I25 J-labeled compounds or compounds labeled irit a peroxidase are used as the labeled substance M.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (A) ein Stamm eines Mikroorganismus mit einer Temperatur des optimalen Wachstums über 50° C verwendet wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that in step (A) a strain of one Microorganism with a temperature of optimal growth above 50 ° C is used.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (A) ein Mikroorganismus der Gattung Bacillus stearothermophilus verwendet wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that in step (A) a microorganism of the genus Bacillus stearothermophilus is used.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als markierte Substanz in Schritt (B) das nachzuweisende oder zu bestimmende Antibiotikum in markierter Form eingesetzt wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the labeled substance in Step (B) the antibiotic to be detected or determined is used in marked form.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum schnellen, empfindlichen Nachweis und zur Bestimmung von Antibiotika in Flüssigkeiten wie Milch, Körperflüssigkeiten, Fleischextrakten sowie etwa Fermentationsbrühen. Die Möglichkeit eines Nachweises kleiner Konzentrationen von Antibiotika in Flüssigkeiten ist auf zahlreichen Anwendungsgebieten von großer Bedeutung, beispielsweise in der Nahrungsmittelindustrie, wo die Verwendung von Antibiotika zur Behandlung von Tieren, die Nahrungsmittel produzieren, zu einem Bedarf nach einem schnellen, genauen Testverfahren führte, das beispielsweise auch im Lebensmittelgroßhandel udgl. anwendbar istThe invention relates to a method for the rapid, sensitive detection and determination of Antibiotics in liquids such as milk, body fluids, meat extracts and fermentation broths, for example. The possibility of detecting small concentrations of antibiotics in liquids is numerous Areas of application of great importance, for example in the food industry, where the use from antibiotics to the treatment of animals that produce food to a need for a fast, precise test procedure, which is also used, for example, in food wholesaling and the like. applicable is

Da zur Behandlung der Mastitis von Milchvieh Penicilline herangezogen werden, sind Nachweisverfahren zur raschen und genauen Feststellung und Aussonderung penicillinhaltiger Milch von besonderer Bedeutung. Das steigende medizinische Interesse am Problem der Aufnahme kleiner Mengen Antibiotika durch Menschen über die Nahrung erfordert demgemäß bei einem Vorliegen von Penicillinen in Milch im Bereich von 0,010 bis 0,050 IU/ml oder darüber einfache Screening-Verfahren zum Nachweis derart kleiner Mengen an Penicillin und anderen Antibiotika.Since penicillins are used for the treatment of mastitis in dairy cattle, detection methods for rapid and accurate detection and elimination of penicillin-containing milk is of particular importance. That increasing medical interest in the problem of human ingestion of small amounts of antibiotics the diet accordingly requires in the range of 0.010 to 0.050 with the presence of penicillins in milk IU / ml or above simple screening methods for the detection of such small amounts of penicillin and other antibiotics.

Es sind bereits zahlreiche Verfahren zum Nachweis von Antibiotika bekannt. Die meisten davon beruhen auf mikrobiologischen Vorgängen, wobei das Vorliegen oder die Abwesenheit von Penicillin oder anderen Antibiotika durch Beobachtung der Inhibierung des Wachstums antibiotikaempfindlicher Mikroorganismen in Gegenwart der Testprobe ermittelt wird. Früher erforderten derartige Verfahrensweisen Inkubationszeiten von 4 h oder darüber; durch Verwendung von gegenüber Antibiotika überempfindlichen Mikroorganismenstämmen konnte die zur Durchführung der Versuche erforderliche Zeit auf 2 bis 2,5 h verringert werden.Numerous methods for the detection of antibiotics are already known. Most of them are based on microbiological processes, the presence or absence of penicillin or other antibiotics by observing the inhibition of the growth of antibiotic sensitive microorganisms in the presence the test sample is determined. Previously, such procedures required incubation times of 4 hours or above; by using strains of microorganisms that are hypersensitive to antibiotics the time required to carry out the tests could be reduced to 2 to 2.5 hours.

Andere Verfahren zum Nachweis von Antibiotika machen als Testbasis von verschiedenen anderen spezifischen Eigenschaften des zu bestimmenden Antibiotikums oder der zu bestimmenden Klasse der Antibiotika Gebrauch. So wurde in der Literatur (J. F. Rusling et al., Immobilized Enzyme-Based Flowing-Stream Analyzer for Measurement of Penicillin in Fermentation Broths, Analytical Chemistry, Vol.48 (1976) 1211) ein Test angegben, der auf der enzymalischen Hydrolyse von Penicillin mit einem immobilisierten//-Lactamase-Derivat beruht.Other methods for the detection of antibiotics make as a test basis of various other specific ones Properties of the antibiotic to be determined or the class of antibiotics to be determined Use. For example, in the literature (J. F. Rusling et al., Immobilized Enzyme-Based Flowing-Stream Analyzer for Measurement of Penicillin in Fermentation Broths, Analytical Chemistry, Vol.48 (1976) 1211) a test indicated that is based on the enzymal hydrolysis of penicillin with an immobilized // - lactamase derivative is based.

Von Palmer (I. M. A. Palmeret al., Simple Ultrasensitive Test for Detecting Penicillin in Milk,). Dairy Science.By Palmer (I.M.A. Palmer et al., Simple Ultrasensitive Test for Detecting Penicillin in Milk,). Dairy Science.

hS 50(1967) 1390) wurde ferner ein Verfahren zum Nachweis von Penicillin entwickelt, das auf dem Wachstum von Sporen von Hacillus subtilis auf Nährmedium-Sporen-Farbstoff-Papierschcibehen. die in einer kleinen Probe von der Luft ausgesetzter Milch wachsen, beruht. Mit der Verdampfung des Wassergehalts der Milch steigt zugleich die Konzentration von ggf. anwesenden Penicillin und führt dann zu einer Farbänderung des Farbstoffs,hS 50 (1967) 1390) a method for the detection of penicillin was also developed, which is based on the growth of Hacillus subtilis spores on culture medium-spore-dye paper discs. those in a small sample grow from air exposed milk. With evaporation the water content of the milk increases at the same time the concentration of any penicillin present and then leads to a color change of the dye,

die einen Hinweis auf die Konzentration gibtwhich gives an indication of concentration

In der US-PS 35 86 483 ist ein Verfahren zum Nachweis von Tetracydin-Antibiotika in Flüssigkeiten beschrieben, bei dem die Flüssigkeit auf einem Absorptionsstreifen absorbiert wird, der ein komplexbildendes Metal! enthält, das mit dem Antibiotikum einen floureszierenden Metallkomplex bildet, wobei die Fluoreszenz des Metallkomplexes unter UV-Licht beobachtet wird.In US-PS 35 86 483 a method for the detection of tetracydine antibiotics in liquids is described, in which the liquid is absorbed on an absorbent strip, which is a complex-forming metal! which forms a fluorescent metal complex with the antibiotic, the fluorescence of the Metal complex is observed under UV light.

Die obengenannten sowie andere bisher verfügbare Verfahren zum Nachweis von Antibiotika unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit und ihrer Geschwindigkeit sehr voneinander. Es ist davon auszugehen, daß keiner der bisher bekannten Tests zum Nachweis kleiner Konzentrationen von 0,01 IU Penicillin/ml (6 ng/ml) in Meßzeiten unter 1 h geeignet istThe above and other previously available methods for the detection of antibiotics differ very different from each other in terms of their sensitivity and speed. It is assumed, that none of the previously known tests for the detection of small concentrations of 0.01 IU penicillin / ml (6 ng / ml) is suitable in measurement times of less than 1 hour

In Em. J. Biochem. 72 (1977) 341-352 sind Untersuchungen zur Bestimmung der Bindungsfähigkeit verschiedener nichtmarkierter /-Lactam-Antibiotika an bestimmte Zellmembranproteine auf der Basis des sog. Competitive Assay beschrieben. Bei diesen Untersuchungen waren jedoch die Konzentrationen des markierten und des nicht markierten Antibiotikums bekannt Ferner wurden Membranen von speziellen Bakterien (E. coif KN 126) eingesetzt Eine Umkehrung dieser Methodik und Ausarbeitung eines Testverfahrens unter Verwendung von Zellfragmenten und insbesondere von intakten Zellen, das sich auf sehr verschiedene Klassen von Antibiotika anwenden läßt, lag entsprechend für den Fachmann nicht nahe.
Aus der DE-AS 22 06 103 war ferner das Prinzip des Competitive Assay bekannt
In Em. J. Biochem. 72 (1977) 341-352, studies to determine the ability of various unlabeled / -lactam antibiotics to bind to certain cell membrane proteins on the basis of the so-called competitive assay are described. In these investigations, however, the concentrations of the labeled and unlabelled antibiotic were known. Furthermore, membranes from special bacteria (E. coif KN 126) were used can use very different classes of antibiotics, was accordingly not obvious to the person skilled in the art.
The principle of the competitive assay was also known from DE-AS 22 06 103

Ein derartiges Testverfahren würde in wirtschaftlicher Weise eine schnelle und zugleich zuverlässige Feststellung beispielsweise dahingehend ermöglichen, ob Milchproben aus relativ kleinen Partien Antibiotika in über den nach den entsprechenden Vorschriften zulässigen Konzentrationen Hegenden Mengen enthalten.Such a test method would be a quick and at the same time reliable determination in an economical manner for example, enable milk samples from relatively small batches of antibiotics in over Contain the concentrations permitted in accordance with the relevant regulations.

Der Erfindung liegt entsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Nachteil einer großen Zahl verschiedener antibiotischer Substanzen in verschiedenen flüssigen Medien anzugeben, das so ausgebildet werden kann, daß es sehr schnell bei brauchbarer Empfindlichkeit oder auch andererseits etwas langsamer bei außerordentlich hoher Empfindlichkeit arbeitet Das Verfahren zum Nachweis und zur Bestimmung von Antibiotika soll zum Nachweis sehr geringer Mengen von Antibiotika von etwa 1 ng/ml in flüssigen Proben von Materialien wie Milch, Körperflüssigkeiten, Fleischrückständen, Fermentationsbrühen udgl. geeignet sein undThe invention is accordingly based on the object of providing a method to the detriment of a large number different antibiotic substances in different liquid media to indicate that so formed It can be that it is very fast with usable sensitivity or, on the other hand, a little slower at The procedure for the detection and determination of antibiotics works with an extraordinarily high sensitivity intended to detect very small amounts of antibiotics of around 1 ng / ml in liquid samples of Materials such as milk, body fluids, meat residues, fermentation broths and the like. be suitable and

^ eine Durchführung ohne Zentrifuge oder Szintillationszähler ermöglichen; es soll ferner auf bequeme Weise^ enable operation without a centrifuge or scintillation counter; it is also intended to be in a convenient manner

ψ auch außerhalb von Labors durchgeführt werden können. ψ can also be carried out outside of laboratories.

|| Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprü-|| The object is achieved according to the claims. Advantageous developments are the subject of the subclaims

w ehe.woe

r;. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Nachweis und zur Bestimmung von Antibiotika in flüssigen Proben istr ; . The method according to the invention for the detection and determination of antibiotics in liquid samples is

% gekennzeichnet durch folgende Schritte: % characterized by the following steps:

(A) Inkubation der Probe mit einem Mikroorganismus mit zur Bindung des Antibiotikums befähigten Rezep-(A) Incubation of the sample with a microorganism with a recipe capable of binding the antibiotic

; · torstellen; · Gate posts

;: unter Bedingungen, unter denen die Moleküle eines in der Probe vorliegenden Antibiotikums eine Bindung ; : under conditions under which the molecules of an antibiotic present in the sample bind

mit den Rezeptorstellen eingehen können, wobei die Verwendung von E. coli zum Nachweis bzw. zur Bestimmung von>?-Lactam-Antibiotika ausgenommen istcan enter into with the receptor sites, the use of E. coli for detection or for Determination of>? - lactam antibiotics is excluded

(B) Inkubation des Gemischs von (A) mit einer zu einer Bindung an den Rezeptorstellen befähigten markierten Substanz, die ein markiertes Antibiotikum, ein markiertes Antibiotikumsderivat oder ein markierter Antibiotikums-Vorläufer ist,(B) Incubation of the mixture from (A) with a labeled one capable of binding to the receptor sites Substance that is a labeled antibiotic, a labeled antibiotic derivative, or a labeled antibiotic precursor is,

(C) Abtrennung der festen Phase von der Flüssigkeit nach der Inkubation,(C) separation of the solid phase from the liquid after incubation,

; (D) Bestimmung der Menge der an der festen Phase gebundenen markierten Substanz oder der markierten; (D) Determination of the amount of the labeled substance or labeled substance bound to the solid phase

: Substanz in der Flüssigkeit und: Substance in the liquid and

'■■. (E) Vergleich der Bestimmung mit einem Standard. '■■. (E) Comparison of the determination with a standard.

Bestimmte Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der Erfindung eignen sich in idealer Weise zur Feststellung und Aussonderung von Milch, die Antibiotika vom Penicillintyp enthält.
ί Die Erfindung wird im folgenden unter Bezug auf diese, allerdings lediglich beispielhafte Anwendung näher
Certain embodiments of the method according to the invention are ideally suited for the detection and elimination of milk containing antibiotics of the penicillin type.
ί The invention is explained in more detail below with reference to this, but only exemplary application

erläutert. Aus dem folgenden geht hervor, daß das Erfindungskonzept zur Untersuchung von Körperflüssigkei-(cn, Fleischextrakten, Fermentationsbrühen udgl. auf zahlreiche antibiotische Substanzen herangezogen werden kann.explained. From the following it emerges that the concept of the invention for the investigation of body fluids (cn, Meat extracts, fermentation broths, etc. can be relied on to numerous antibiotic substances can.

Der wichtigste Vorteil der erfindungsgemäßen Verfahrensweise liegt darin, daß sie den Nachweis sehr kleiner Anlibiotikakonzentrationen von beispielsweise 0,001 IU Penicillin/ml auf zugleich sehr schnelle Weise ermöglicht, beispielsweise in weniger als etwa 10 min.The most important advantage of the procedure according to the invention is that it makes the detection very small Anlibiotic concentrations of, for example, 0.001 IU penicillin / ml are made possible in a very rapid manner, for example in less than about 10 minutes.

Wenn in der Probe Moleküle eines Antibiotikums vorliegen, werden die markierten wie auch die unmarkier-If there are molecules of an antibiotic in the sample, the labeled as well as the unlabeled

len Moleküle an einer begrenzten Anzahl von Rezeptorstellen auf den Zellen gebunden, wobei die Menge deslen molecules bound to a limited number of receptor sites on the cells, the amount of

'. hierdurch immobilisierten Antibiotikums der Konzentration des Antibiotikums in der Testprobe umgekehrt '. thereby immobilized antibiotic reversed the concentration of the antibiotic in the test sample

proportional ist. In analoger Weise hängt die Menge des in der flüssigen Phase verbleibenden markierten Antibiotikums von der ursprünglichen Antibiotikumskonzentration ab.is proportional. The amount of the labeled remaining in the liquid phase depends in an analogous manner Antibiotic from the original antibiotic concentration.

Die überraschend hohe Empfindlichkeit und Geschwindigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens wird einerseits der hohen Bindungskonstante der Wechselwirkung zwischen den Antibiotikumsmolekülen und den Rezeptorstellen an den Zellwänden oder anderen subzellulären Strukturen gegen Antibiotika empfindlicher Organismen sowie andererseits der Spezifität von Antibiotikumsmolekülen für derartige wechselwirkungsfähige Rezeptorstellen an solchen Organismen zugeschrieben. Die Bindungskonstante für Penicilline an Rezeptorstellen auf grampositiven Zellen ist beispielsweise um Größenordnungen höher als die Bindungskonstante für die immunchemische Antigen-Antikörper-Reaktion, auf der analoge Nachweisverfahren (sog. Immunoassays) beruhen.The surprisingly high sensitivity and speed of the method according to the invention on the one hand the high binding constant of the interaction between the antibiotic molecules and the receptor sites on the cell walls or other subcellular structures of organisms sensitive to antibiotics and on the other hand the specificity of antibiotic molecules for such interacting receptor sites attributed to such organisms. The binding constant for penicillins at receptor sites Gram-positive cells, for example, is orders of magnitude higher than the binding constant for the immunochemical Antigen-antibody reaction on which analog detection methods (so-called immunoassays) are based.

Bei einer besonders wichtigen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als SchnelltestIn a particularly important variant of the method according to the invention, the rapid test

zur Verwendung bei der Milchüberwachung ein einziger Inkubationsschritt vorgenommen, bei dem der gegen Antibiotika empfindliche Mikroorganismus, die zu untersuchende Probe und das markierte Antibiotikum oder der markierte Antibiotikumsvorläufer eingesetzt werden, worauf der Trennschritt durch Zentrifugieren vorgenommen wird. Geschwindigkeit wie auch Empfindlichkeit dieses Verfahrens werden durch Verwendung von Zellstämmen erhöht, die gegenüber einer nachzuweisenden Klasse von Antibiotika oder einem bestimmten nachzuweisenden Antibiotikum überempfindlich sind.for use in milk monitoring carried out a single incubation step in which the against Antibiotic-sensitive microorganism, the sample to be examined and the labeled antibiotic or the labeled antibiotic precursor can be used, followed by the separation step by centrifugation will. The speed as well as the sensitivity of this method is determined by the use of Cell strains increased against a detectable class of antibiotics or a specific one are hypersensitive to the antibiotic to be detected.

Nach einer Weiterbildung dieses Konzepts werden als antibiotikumsempfindliche Mikroorganismen vorzugsweise Stämme verwendet, die eine Temperatur des optimalen Wachstums über etwa 500C aufweisen. In diesem Fall kann die Inkubation bei relativ hohen Temperaturen durchgeführt werden, was wiederum aus kinetischen Gründen die Reaktionsgeschwindigkeit der Reaktion zwischen Antibiotikum und Rezeptorstelle beschleunigt.According to a further development of this concept, the antibiotic-sensitive microorganisms used are preferably strains which have a temperature of optimal growth above about 50 ° C. In this case, the incubation can be carried out at relatively high temperatures, which in turn, for kinetic reasons, accelerates the reaction rate of the reaction between the antibiotic and the receptor site.

Bevorzugte Mikroorganismen zur Durchführung von Tests auf/?-Lactam-Antibiotika sind Bacillus stearothermophilus (ATTC 10 149 oder 15 952). Erfindungsgemäß können jedoch auch Zellen verschiedener anderer gegen Antibiotika überempfindlicher Stämme eingesetzt werden; in Fällen, in denen eine geringere Empfindlichkeil ausreicht, können auch lediglich normal empfindliche Stämme eingesetzt werden.Preferred microorganisms for carrying out tests for /? - lactam antibiotics are Bacillus stearothermophilus (ATTC 10 149 or 15 952). According to the invention, however, cells of various other against Antibiotics of hypersensitive strains are used; in cases where a lower sensitive wedge is sufficient, only normally sensitive strains can be used.

Beispiele für erfindungsgemäß geeignete Zelistämme sind bestimmte Mutanten von E. coli, Ps. acruginosa, B. subtilis und S. aureus, die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung der genannten Mikroorganismen beschränktExamples of cell strains suitable according to the invention are certain mutants of E. coli, Ps. Acruginosa, B. subtilis and S. aureus, but the invention is not limited to the use of the microorganisms mentioned limited

Wenn bei entsprechenden Tests die erzielte Geschwindigkeit weniger von Bedeutung ist als die erzielte Empfindlichkeit, können nach einer entsprechenden Ausführungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens die Probe und die Zellkultur eine Zeitlang inkubiert werden, wonach dann das markierte Antibiotikum später zugesetzt wird. Bei Verwendung empfindlicher Mikroorganismen mit optimal hoher Wachstumsgeschwindigkeit wurde festgestellt, daß die Empfindlichkeit nicht linear mit der Zeit ansteigt und die Inkubaticnsdauer 15 min nicht überschreiten sollte.When, in appropriate tests, the speed achieved is less of a concern than the speed achieved Sensitivity, after a corresponding implementation of the method according to the invention, the Sample and cell culture are incubated for a period of time, after which the labeled antibiotic is later added is added. When using sensitive microorganisms with an optimally high growth rate it was found that the sensitivity and the incubation time do not increase linearly with time Should not exceed 15 minutes.

Nach einer bevorzugten Ausführungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zum Nachweis von ^-Lactam-Antibiotika wie etwa Benzylpenicillin, Cephalosporin, Ampicillin, Oxacillin, Methicillin, Cloxacillin, Cephaloridin und Cephalotin als markiertes Antibiotikum Benzylpenicillin oder der Antibiotikumsvorläufer 6-Aminopenicillansäure verwendet. Andere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nachweisbare Antibiotika sind beispielsweise Erythromycin, Lincomycin, Actinomycin, Vancomycin, Bacitracin und Aminoglycoside wie etwa Streptomycin, Gentamycin, Kanamycin und Neomycin. Die Erfindung ist jedoch nicht auf den Nachweis bzw. die Bestimmung der genannten Antibiotika beschränkt.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, for the detection of ^ -Lactam antibiotics such as benzylpenicillin, cephalosporin, ampicillin, oxacillin, methicillin, cloxacillin, Cephaloridin and cephalotin as labeled antibiotic benzylpenicillin or the antibiotic precursor 6-aminopenicillanic acid is used. Other antibiotics that can be detected by the method according to the invention are for example erythromycin, lincomycin, actinomycin, vancomycin, bacitracin and aminoglycosides such as such as streptomycin, gentamycin, kanamycin and neomycin. However, the invention is not based on evidence or the determination of the antibiotics mentioned is limited.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich gut zum Nachweis von solchen Penicillinen oder penicillinartigen Antibiotika, welche die Zellvermehrung dadurch inhibieren, daß sie sich an die entsprechenden Stellen auf den Zellmembranen unter Inhibierung der Zellwandsynthese anlagern.The method according to the invention is well suited for the detection of such penicillins or penicillin-like ones Antibiotics that inhibit cell proliferation by sticking to the appropriate sites attach to the cell membrane, inhibiting cell wall synthesis.

Antibiotika mit anderen Wechselwirkungsstellen wie etwa Rifamycin sowie Tetracycline können jedoch erfindungsgemäß ebenfalls nachgewiesen werden.Antibiotics with other sites of interaction such as rifamycin and tetracyclines can, however can also be detected according to the invention.

Die Markierung des Antibiotikums kann mit einem radioaktiven Atom, einem Enzym, einem Enzyminhibitor oder etwa einem Coenzym vorgenommen werden.The antibiotic can be labeled with a radioactive atom, an enzyme, an enzyme inhibitor or about a coenzyme.

Erfindungsgemäß bevorzugt sind markierte Substanzen, die l4C-Atome in der Struktur des Antibiotikumsmoleküls enthalten, ferner solche, die ein durch Reaktion mit beispielsweise Tyrosin oder geeigneten Derivaten davon verknüpftes 125J-AtOm enthalten, sowie Antibiotika, die mit einem Enzym wie etwa einer Peroxidase markiert sind.According to the invention, labeled substances that contain 14 carbon atoms in the structure of the antibiotic molecule are preferred, as well as those that contain a 125 I atom linked by reaction with, for example, tyrosine or suitable derivatives thereof, as well as antibiotics that react with an enzyme such as a peroxidase are marked.

Nach einer anderen wichtigen Weiterbildung der Erfindung werden Rezeptorstellen enthaltende Zellteilc eingesetzt, die auf einem unlöslichen Träger wie beispielsweise Baumwollmull udgl. immobilisiert sind. Hierdurch wird der Abtrennungsschritt erleichtert, da der Träger nach der Inkubation in einfacher Weise aus der Flüssigkeit entnommen und gewaschen werden kann.According to another important development of the invention, cell parts containing receptor sites are used used, which on an insoluble carrier such as cotton gauze and the like. are immobilized. Through this the separation step is facilitated, since the carrier after incubation in a simple manner from the Liquid can be removed and washed.

Die Verwendung einer Vorrichtung zum Nachweis radioaktiver Zerfallsprodukte kann ferner durch Markierung mit einem Enzym vermieden werden. In diesem Fall erfolgt die Bestimmung des Vorliegens der Enzymmarkierung durch Inkubation des Trägers mit einer Lösung des Enzymsubstrats, das unter dem katalytischen Einfluß des Enzyms einer nachweisbaren chemischen Veränderung unterliegt Ein bevorzugtes System umfaßt Peroxidase als Markierungsenzym sowie eine Substratlösung mit H2O2 und 4-Aminoantipyrin, die bei Vorliegen von Peroxidase einen Farbwechsei zeigtThe use of a device for the detection of radioactive decay products can also be done by marking be avoided with an enzyme. In this case, the presence of the enzyme label is determined by incubating the support with a solution of the enzyme substrate which is under the catalytic influence of the enzyme undergoes a detectable chemical change. A preferred system comprises peroxidase as a marking enzyme and a substrate solution with H2O2 and 4-aminoantipyrine, which in the presence of Peroxidase shows a color change

Entsprechende Testsets zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Nachweis von Antibiotika in flüssigen Proben umfassen eine bestimmte Menge konzentrationsstabilisierter, antibiotikumsempfindlicher und vorzugsweise gegen Antibiotika überempfindlicher Zellen, eine bestimmte Menge eines markierten Antibiotikums oder Antibiotikumsvorläufer, der nach einer hohen Bindungskonstante gegenüber den Rezeptorstellen der Zellen ausgewählt ist, sowie einen Standard, mit dem die Ergebnisse der mit den Reagentien durchgeführten Tests verglichen werden können.Corresponding test sets for carrying out the method according to the invention for the detection of antibiotics in liquid samples contain a certain amount of concentration-stabilized, antibiotic-sensitive and preferably cells hypersensitive to antibiotics, a certain amount of a labeled antibiotic or antibiotic precursors that seek a high constant of binding to the receptor sites of cells is selected, as well as a standard with which the results of the reagents performed Tests can be compared.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfassen solche Testsets gefriergetrockneten Bacillus stearothermophilus, als markiertes Antibiotikum radioaktiv, beispielsweise mit 14C, markiertes Benzylpenicillin und als ao Standard entweder eine Standardkurve oder zumindest eine Probe, die eine bekannte Konzentration des nachzuweisenden Antibiotikums oder von Antibiotika der nachzuweisenden Antibiotikumsklasse enthält.According to a preferred embodiment, such test sets comprise freeze-dried Bacillus stearothermophilus, as a labeled antibiotic radioactive, for example benzylpenicillin labeled with 14 C, and as ao standard either a standard curve or at least one sample that contains a known concentration of the antibiotic to be detected or of antibiotics of the antibiotic class to be detected.

Nach eine anderen Ausführungsform weist das Testset einen wasserunlöslichen Träger auf, auf dem gegen-According to another embodiment, the test set has a water-insoluble carrier on which the opposite

über Penicillin überempfindliche Zellen immobilisiert sind, ferner enzymmarkierte 6-Aminopenicillansäure sowie eine Lösung des Enzymsubstrats, die unter dem katalytischen Einfluß des Markierungsenzyms eine Farbändercmg liefert Das Markierungsenzym kann dabei eine Peroxidase sein; die Substratlösung enthält H2O2, Phenol und 4-Aminoantipyrin.cells that are hypersensitive to penicillin are immobilized, and also enzyme-labeled 6-aminopenicillanic acid a solution of the enzyme substrate which, under the catalytic influence of the labeling enzyme, causes a color change The marking enzyme can be a peroxidase; the substrate solution contains H2O2, phenol and 4-aminoantipyrine.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezug auf die Zeichnung erläutert; es zeigtThe invention is explained below with reference to the drawing; it shows

Fig. 1 ein Blockdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Nachweis bzw. zurFig. 1 is a block diagram to explain the inventive method for detection or for

Bestimmung von Antibiotika undDetermination of antibiotics and

F i g. 2 eine Eichkurve für Benzylpenicillin.F i g. 2 a calibration curve for benzyl penicillin.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt vier Hauptschritte: die Inkubation; bei der ilas gegebenenfalls in tier Probe vorliegende Antibiotikum sowie ein markiertes Antibiotikum an antibioiikuniseinplintlliche /.eilen ge bunden werden, den Schritt der Abtrennung, bei dem die Zellen mit daran gebundenen Antibiotikum vom restlichen System abgetrennt werden, einen Bestimmungsschritt, in dem ein Hinweis aiif die Menge des entweder mit den Zellen verbundenen oder in der abgetrennten Flüssigkeit vorliegenden markierten Antibiotikums erhalten wird, sowie einen Vergleichsschritt, in dem das erhaltene Bestimmungsergebnis mit einem Standard verglichen wird.The method of the invention comprises four main steps: incubation; at the ilas, if necessary, in tier Sample available antibiotic as well as a marked antibiotic at antibiotic unisplintlliche /.eilen ge are bound, the step of separation, in which the cells with an antibiotic bound to them from remaining system are separated, a determination step in which a note aiif the amount of either labeled antibiotic associated with the cells or present in the separated fluid is obtained, and a comparison step in which the obtained determination result with a standard is compared.

Mit steigender Konzentration des Antibiotikums in der Testprobe treten entsprechend weniger an den Zellen gebundene markierte Antibiotikumsmoleküle und entsprechend mehr markierte Antibiotikumsmoleküle in der abgetrennten Flüssigkeit auf.As the concentration of the antibiotic in the test sample increases, fewer appear on the cells bound labeled antibiotic molecules and correspondingly more labeled antibiotic molecules in the separated liquid.

Durch Herstellung einer Reihe von Proben mit bekannter Antibiotikumskonzentration und Behandlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Eichkurve der Antibiotikumskonzentration in Abhängigkeit von der Zählrate (Zählungen pro Minute) im Fall radioaktiver Markierung oder einer entsprechenden anderen Variablen aufgestellt werden. Untersuchungen unbekannter Materialien führen zu einem quantitativen Wert der Anlibiotikumskonzentration durch Vergleich mit einer solchen Eichkurve.By preparing a series of samples with known antibiotic concentration and treatment according to the method according to the invention can produce a calibration curve of the antibiotic concentration as a function of the count rate (counts per minute) in the case of radioactive labeling or other equivalent Variables are set up. Investigations of unknown materials lead to a quantitative value of the Anti-antibiotic concentration by comparison with such a calibration curve.

Ein Hinweis auf das Vorliegen von Antibiotika in einer Probe kann ferner auch durch Vergleich des Ergebnisses der Testprobe mit dem markierten Antibiotikum mit den Ergebnissen von parallel dazu durchgeführten Versuchen mit Proben erhalten werden, die bekannte Mengen von Antibiotika enthalten. Wenn lediglich das Vorliegen von Antibiotika in Konzentrationen oberhalb eines bestimmten Maximalwerts geprüft werden soll, kann der erforderliche Vergleichsschritt indirekt durchgeführt werden. Dies geschieht durch Feststellung des Ergebnisses mit der Testprobe und Vergleich mit einem zuvor ermittelten Ergebnis, das mit der kritischen Antibiotikumskonzentration korreliert wurde. Dieser einfache Vergleich wird durch Standardisierung der Reagentien und Verfahrensweise ermöglicht. Bei der Durchführung des Tests wird damit inhärent ein Vergleich durchgeführt, wenn das Testergebnis interpretiert wird.An indication of the presence of antibiotics in a sample can also be obtained by comparing the result of the test sample with the labeled antibiotic with the results of carried out in parallel Experiments can be obtained with samples that contain known amounts of antibiotics. If only that The presence of antibiotics in concentrations above a certain maximum value should be checked, the required comparison step can be carried out indirectly. This is done by determining the Result with the test sample and comparison with a previously determined result that corresponds to the critical Antibiotic concentration was correlated. This simple comparison is made by standardizing the reagents and procedure enables. When performing the test, there is inherently a comparison made performed when the test result is interpreted.

Es wird angenommen, daß die erfindungsgemäß erzielte außerordentlich günstige Empfindlichkeit und hohe Schnelligkeit des Tests auf den typischerweise hohen Bindungskonstanten der Umsetzungen zwischen Antibiotika und Zellen sowie auf der Spezifität von Antibiotika gegenüber den mit ihnen wechselwirkungsfähigen Rezeptorstellen beruhen. So werden bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise auch extrem geringe Mengen von Antibiotika in einer Testprobe sehr rasch an den Rezeptorstellen auf den Zellmembranen oder an anderen Orten auf dem Mikroorganismus gebunden, mit dem die Inkubation erfolgt.It is believed that the extremely favorable sensitivity and high sensitivity achieved in the present invention Speed of the test for the typically high binding constants of the conversions between antibiotics and cells and the specificity of antibiotics with respect to those that can interact with them Receptor sites are based. In the procedure according to the invention, extremely small amounts are also used of antibiotics in a test sample very quickly at the receptor sites on the cell membranes or at others Places on the microorganism with which the incubation takes place.

In dieser Hinsicht ist bereits gut bekannt, daß zahlreiche Antibiotika dadurch wirken, daß sie an bestimmten Zellorten gebunden werden, wodurch der normale Vermehrungsmetabolismus verhindert wird. So ist beispielsweise von Vancomycin, Bacitracin, Penicillinen sowie Cephalosporinen bekannt, daß sie die Zellvermehrung dadurch inhibieren, daß sie an Rezeptorstellen auf den Zellmembranen gebunden werden, wodurch die Zellwandsynthese blockiert wird (vgl. beispielsweise J. R. Edwards et al., Correlation between Growth Inhibition and the Binding of Various Penicillins and Cephalosporins to Staphylococcus aureus, Journal of Bacteriology, August 1969, S. 459—462, sowie J. L Strominger, The Actions of Penicillin and Other Antibiotics on Bacterial Cell Wall Synthesis, Hopkins Med. J. 133 (1973)63).In this regard, it is already well known that many antibiotics work by acting on certain Cell sites are bound, whereby the normal proliferation metabolism is prevented. So is for example Vancomycin, Bacitracin, Penicillins and Cephalosporins are known to promote cell reproduction by being bound to receptor sites on cell membranes, thereby inhibiting cell wall synthesis is blocked (see, for example, J. R. Edwards et al., Correlation between Growth Inhibition and the Binding of Various Penicillins and Cephalosporins to Staphylococcus aureus, Journal of Bacteriology, August 1969, pp. 459-462, and J. L Strominger, The Actions of Penicillin and Other Antibiotics on Bacterial Cell Wall Synthesis, Hopkins Med. J. 133 (1973) 63).

Für andere Antibiotika sind entsprechende Wechselwirkungsstellen etwas weniger zugänglich als die Zellmembran; dennoch wirken entsprechende Antibiotika durch Bindung an spezifischen Zellorten wie etwa Ribosomen oder Nucleinsäuren. Mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise lassen sich entsprechend zusätzlich zu y?-Lactam-Antibiotika und anderen Antibiotika der obengenannten Art auch Erythromycin, Lincomycin, Actinomycin und Tetracycline sowie auch Aminoglycoside wie etwa Streptomycin, Neomycin u. dgl. nachweisen und quantitativ bestimmen. Bei den letztgenannten Substanzen liegen verschiedene Wechselwirkungsstellen bei den Zellen vor, beispielsweise an den Ribosomen u. dgl.For other antibiotics, the corresponding points of interaction are somewhat less accessible than the cell membrane; however, antibiotics work by binding to specific cell sites such as ribosomes or nucleic acids. With the procedure according to the invention it is also possible to correspondingly y? -lactam antibiotics and other antibiotics of the type mentioned above, including erythromycin, lincomycin, actinomycin and tetracyclines as well as aminoglycosides such as streptomycin, neomycin and the like, and determine quantitatively. In the case of the latter substances, there are various points of interaction at the Cells, for example on the ribosomes and the like.

Bei der erfindungsgemäßen Inkubation der markierten Antibiotika zusammen mit der zu untersuchenden Probe konkurrieren markierte und unmarkierte Moleküle um die zugänglichen Rezeptorstellen. Wenn die markierten Moleküle nach der für eine bestimmte Zeit vorgenommenen Inkubation der Probe mit den Zellen zugesetzt werden, werden die markierten Antibiotikumsmoleküle entsprechend an den verbliebenen Rezeptorsteilen gebunden. Da durch Nachweis und Bestimmung des Vorliegens markierter, auf den Zellen gebundener Moleküle in beiden Fällen ein Meßwert für die Menge an gebundenen markierten Antibiotikumsmolekülen erhalten wird, resultiert damit indirekt ein Meßwert für gebundene nicht markierte Moleküle, da die Menge des markierten Antibiotikums auf den Zellen eine Funktion der Menge des Antibiotikums in der Probe istIn the incubation according to the invention of the labeled antibiotics together with the antibiotics to be examined In the probe, labeled and unlabeled molecules compete for the accessible receptor sites. If the labeled molecules after incubating the sample with the cells for a certain time are added, the labeled antibiotic molecules are correspondingly attached to the remaining receptor parts bound. Since by detection and determination of the presence of labeled, bound on the cells Molecules in both cases a measured value for the amount of bound labeled antibiotic molecules is obtained, this indirectly results in a measured value for bound unlabeled molecules, since the amount of labeled antibiotic on the cells is a function of the amount of antibiotic in the sample

Anders ausgedrückt beruht die erfindungsgemäße Verfahrensweise darauf, daß markierte Antibiotikumsmolcküle und in der Testprobe vorhandene nicht markierte Moleküle des Antibiotikums mit einer begrenzten Zahl von Rezeptorstellen auf den Zellen entweder gleichzeitig oder nacheinander reagieren. Ein erfolgreicher Test kann daher entsprechend bereits durchgeführt werden, wenn das nachzuweisende Antibiotikum und das markierte Antibiotikum gleich sind. Zur Inkubation bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise können allerdings in gleicher Weise auch andere in geeigneter Weise markierte Verbindungen aus der Klasse der Antibiotika oder damit verwandter Moleküle wie etwa Antibiptikumsvorläufer oder Derivate eingesetzt werden, die mit derselben Gruppe von Rezeptorstellen wie das zu bestimmende Antibiotikum reagieren. So können beispielsweise bestimmte Penicilline oder Cephalosporine nach geeigneter Markierung zur Bestimmung der gleichen Substanzen, anderer Substanzen oder von Gemischen von Penicillinen oder Cephalosporinen herangezogen werden. Zur Markierung bevorzugte Antibiotika sind allerdings solche Verbindungen einer gegebenen Verbindungsklasse, die eine hohe Bindungskonstante aufweisen, beispielsweise Benzylpenicillin (Penicillin G)1 Ampicillin oder Cephalosporidin aus der Klasse der ^-Lactam- Antibiotika.In other words, the procedure according to the invention is based on the fact that labeled antibiotic molecules and non-labeled molecules of the antibiotic present in the test sample react with a limited number of receptor sites on the cells either simultaneously or one after the other. A successful test can therefore already be carried out if the antibiotic to be detected and the labeled antibiotic are the same. For incubation in the procedure according to the invention, however, other suitably labeled compounds from the class of antibiotics or related molecules such as antibiptic precursors or derivatives that react with the same group of receptor sites as the antibiotic to be determined can also be used in the same way. For example, certain penicillins or cephalosporins can be used after suitable labeling to determine the same substances, other substances or mixtures of penicillins or cephalosporins. Antibiotics preferred for labeling are, however, those compounds of a given compound class which have a high binding constant, for example benzylpenicillin (penicillin G) 1 ampicillin or cephalosporidin from the class of the ^ -lactam antibiotics.

Ein Beispiel für einen Antibiotikumsvorläufer aus dieser Substanzklasse stellt 6-Aminopenicillansäure dar; ein Beispiel für ein entsprechendes Derivat ist das Reaktionsprodukt von 6-Aminopenicillansäure mit Tyrosin.An example of an antibiotic precursor from this class of substances is 6-aminopenicillanic acid; a An example of a corresponding derivative is the reaction product of 6-aminopenicillanic acid with tyrosine.

Wie bereits oben angegeben, werden unter einem markierten Antibiotikum oder unter einer markierten Substanz markierte Antibiotika, Antibiotikumsvorläufer und entsprechende Derivate sowie andere verwandteAs stated above, be under a labeled antibiotic or under a labeled Substance-labeled antibiotics, antibiotic precursors and their derivatives, as well as other related ones

s Substanzen verstanden, die eine Affinität gegenüber wechselwirkungsfähigen Stellen ihrer entsprechenden Stamm-Antibiotika aufweisen.s understood substances that have an affinity for interacting sites of their corresponding Have stem antibiotics.

Hinsichtlich der Art der Markierung sind gegenwärtig verschiedene Markierungstypen erhältlich. Das markierte Antibiotikum kann demgemäß ein 14C-AtOm, ein 125J-AtOm oder andere radioaktive Atome enthalten, die z. B. mit einem Zähler nachweisbar sind, ferner Enzyme, Enzyminhibitoren, beispielsweise Methotrexat, oder Coenzyme, beispielsweise NAD, die dadurch nachweisbar sind, daß das markierte Antibiotikum mit einer Substratlösung umgesetzt wird, die eine nachweisbare chemische Reaktion unter dem katalytischen Einfluß der Markierung ergibt, oder bei der eine Reaktion inhibiert wird. Ausgezeichnete Ergebnisse wurden unter Verwendung radioaktiv markierter Antibiotika wie beispielsweise mit 14C-markiertem Ben?vlpenicillin (Penicillin G) erzielt, das im Handel erhältlich ist.With regard to the type of marking, various types of marking are currently available. The labeled antibiotic can accordingly contain a 14 C-AtOm, a 125 J-AtOm or other radioactive atoms which z. B. can be detected with a counter, furthermore enzymes, enzyme inhibitors, for example methotrexate, or coenzymes, for example NAD, which are detectable in that the labeled antibiotic is reacted with a substrate solution which results in a detectable chemical reaction under the catalytic influence of the label, or in which a reaction is inhibited. Excellent results have been obtained using radiolabelled antibiotics such as 14 C-labeled ben? Vlpenicillin (Penicillin G), which is commercially available.

Dem Fachmann ist ferner geläufig, daß zur Erzeugung einer Verknüpfungsstelle für ein radioaktives Jodatom in den meisten Fällen ein Derivat des Äntibiotikumsmoieküis synthetisiert werden muß. Enzyme als rviarkicrungssubstanzen wurden erfindungsgemäß ebenfalls mit Erfolg eingesetzt, auch können im Rahmen der Erfindung Coenzyme wie Dehydrogenase-Coenzyme eingesetzt werden. Das Vorliegen des Markierungsenzyms wird in an sich bekannter Weise unter Verwendung einer Substratlösung für das Enzym bestimmt, die bei der Umsetzung mit dem Enzym beispielsweise eine Farbänderung ergibt Die quantitative Bestimmung des Coenzyms erfolgt dadurch, daß die abgetrennten Zellen oder die verbleibende Flüssigkeit mit einer Lösung umgesetzt werden, die ein Substrat enthält, das bei der Einwirkung eines Enzymsystems, dessen entscheidender Bestandteil des Coenzym ist, eine Farbänderung ergibt Die anderen Enzyme des Systems sind in der Lösung enthalten.The person skilled in the art is also familiar with the fact that to generate a linkage point for a radioactive iodine atom in most cases a derivative of the antibiotic moieküis has to be synthesized. Enzymes as reducers were also used with success according to the invention, and can also be used within the scope of the invention Coenzymes such as dehydrogenase coenzymes are used. The presence of the labeling enzyme is determined in a manner known per se using a substrate solution for the enzyme, which in the Reaction with the enzyme, for example, results in a color change. The quantitative determination of the coenzyme takes place in that the separated cells or the remaining liquid is reacted with a solution which contains a substrate that, when exposed to an enzyme system, is its crucial component The other enzymes in the system are contained in the solution.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendbar sind allgemein alle Zellen, die gegenüber drrn nachzuweisenden Antibiotikum empfindlich sind. So kann beispielsweise jeder Mikroorganismus, der durch Penicillin inhibiert wird, zum Nachweis von Antibiotika vom Penicillintyp herangezogen werden. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit ist es allerdings sehr bevorzugt, Mikroorganismen zu verwenden, die gegenüber dem nachzuweisenden Antibiotikum überempfindlich sind. In jüngster Zeit sind zahlreiche Stämme von Mikroorganismen verfügbar geworden, die entweder gegen bestimmte Antibiotika oder gegen Klassen von Antibiotika überempfindlich sind. Beispiele für Mikroorganismen, die gegenüber Antibiotika vom /?-Lactamtyp empfindlich sind, sind etwa B. subtilis, B. megatherium, S. aureus sowie Ps. aeruginosa.In the method according to the invention, in general, all cells which are to be detected against them can be used Are antibiotic sensitive. For example, any microorganism that is affected by penicillin is inhibited, can be used for the detection of antibiotics of the penicillin type. To increase the Sensitivity, however, it is very preferred to use microorganisms that are against the to be detected Are over-sensitive to antibiotics. Recently there are numerous strains of microorganisms become available who are hypersensitive to either certain antibiotics or to classes of antibiotics are. Examples of microorganisms sensitive to /? - lactam type antibiotics are B. subtilis, B. megatherium, S. aureus and Ps. aeruginosa.

Die günstigsten Ergebnisse hinsichtlich Geschwindigkeit und Empfindlichkeit wurden bei Verwendung von überempfindlichen Mikroorganismenstämmen erzielt, die eine Temperatur optimalen Wachstums aufweisen, die im allgemeinen über etwa 50°C liegt. Ein in dieser Hinsicht bevorzugter Mikroorganismus ist Bacillus stearothermophilus ATCC 10 149. B. stearothermophilus ATCC 15 952 kann ebenfalls Verwendung finden. Da die Inkubationen mit diesem Mikroorganismentyp bei hoher Temperatur durchgeführt werden können, läßt sich hierdurch die Geschwindigkeit der Bindung des Antibiotikums steigern.The best results in terms of speed and sensitivity have been obtained using hypersensitive strains of microorganisms achieved, which have a temperature of optimal growth, the is generally above about 50 ° C. A preferred microorganism in this regard is Bacillus stearothermophilus ATCC 10 149. B. stearothermophilus ATCC 15 952 can also be used. Since the Incubations with this type of microorganism can be carried out at high temperature, can this increases the speed at which the antibiotic is bound.

Von Penicillin G ist bekannt, daß es an D-Alanincarboxypeptidase gebunden wird und dieses Enzym inhibiert, das normalerweise auf Zellmembranen gebunden ist, z. B. auf den Membranen von B. stearothermophilus.Penicillin G is known to bind to D-alanine carboxypeptidase and inhibit this enzyme, which is normally bound to cell membranes, e.g. B. on the membranes of B. stearothermophilus.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch unter Verwendung von Zellteilen mit Rezeptorstellen durchgeführt werden, die auf einem geeigneten Träger immobilisiert sind, beispielsweise auf Baumwollmull, einer Collagenmatrix, Polystyrolkügelchen oder flachem sowie andersartig geformtem Polystyrol, Polyacrylamid-Gei oder einer kleinen Menge eines formstabilen Agar-Nährmediums, das an einem Stäbchen zum Eintauchen vorgesehen ist. Hierdurch wird die Abtrennung der Zellen von den flüssigen Bestandteilen des Reaktionsgemischs erheblich vereinfacht und beschleunigt.The method according to the invention can also be carried out using cell parts with receptor sites immobilized on a suitable support, for example cotton gauze, a Collagen matrix, polystyrene beads or flat or differently shaped polystyrene, polyacrylamide gel or a small amount of a dimensionally stable agar culture medium attached to a stick for dipping is provided. This enables the cells to be separated from the liquid components of the reaction mixture considerably simplified and accelerated.

Bei Verwendung ganzer Zellen wird die Abtrennung vorzugsweise durch Zentrifugieren vorgenommen. Erfindungsgemäß können jedoch auch andere Verfahren zur Abtrennung der Zellen vom restlichen Reaktionsgemisch, beispielsweise Ultrafiltration, angewandt werden.
Aus dem Obigen ist ersichtlich, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren zum Nachweis bzw. zur Bestimmung einer Vielzahl von Antibiotika oder Antibiotikumsgemischen in einer großen Zahl verschiedener flüssiger Medien anwenden lassen. Ferner können eine Vielzahl markierter Antibiotika sowie Zellen bzw. Zelluntereinheiiefi verwtndei werden, auch kann das erfindungsgemäße Verfahren als qualitativer wie auch als quantitativer Test durchgeführt werden.
If whole cells are used, the separation is preferably carried out by centrifugation. According to the invention, however, other methods for separating the cells from the remaining reaction mixture, for example ultrafiltration, can also be used.
It can be seen from the above that the method according to the invention can be used for the detection or determination of a large number of antibiotics or mixtures of antibiotics in a large number of different liquid media. Furthermore, a large number of labeled antibiotics and cells or cell subunits can be used; the method according to the invention can also be carried out as a qualitative as well as a quantitative test.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von speziellen Ausführungsbeispielen näher erläutertThe invention is explained in more detail below with the aid of specific exemplary embodiments

Das erste Beispiel bezieht sich auf den Nachweis der Eignung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Schnelluntersuchung von Milchproben auf das Vorliegen von kleinen Mengen von 0,001 IU/ml Penicillin.The first example relates to the verification of the suitability of the method according to the invention for Rapid examination of milk samples for the presence of small amounts of 0.001 IU / ml penicillin.

Beispiel 1
Bacillus stearothermophilus wurde unter folgenden Bedingungen kultiviert:
example 1
Bacillus stearothermophilus was cultivated under the following conditions:

Medium:Medium: 248 kg248 kg Lösung A — Difco-HefeextraktSolution A - Difco yeast extract 248 kg248 kg Difco-BactotryptonDifco-Bactotrypton 144 kg144 kg DinatriumphosphatDisodium phosphate 515 g515 g MonokaliumphosphatMonopotassium phosphate 515 g515 g AmmoniumsulfatAmmonium sulfate 51515151 destilliertes Wasserdistilled water

2828 50 50350 503 Lösung B -Solution B - wasserfreies Magnesiumsulfatanhydrous magnesium sulfate 103 g103 g destilliertes Wasserdistilled water 1.2911,291 Lösung C —Solution C - Calciumchlorid-dihydratCalcium chloride dihydrate UV>gUV> g ManganchloridManganese chloride 0.52 g0.52 g destilliertes Wasserdistilled water 1,2911.291 Lösung D -Solution D - Glucoseglucose 2,58 kg2.58 kg destilliertes Wasserdistilled water 12.9112.91

Bedingungen: 600C, Belüftung, 10% Inoculum.Conditions: 60 0 C, aeration, 10% inoculum.

Kultivierungsdauer: 2,5 h.
/■; Verfahrensweise
Cultivation time: 2.5 hours.
/ ■; Procedure

Tl Die Lösung A wird im Fermenter sterilisiert. Die Lösung B wird unabhängig davon sterilisiert und der Lösung Tl The solution A is sterilized in the fermenter. The solution B is sterilized independently and the solution

^ A in einer Menge von 2,5 ml pro Liter Lösung A zugesetzt. Die Endkonzentration an Magnesiumsulfat im^ A was added in an amount of 2.5 ml per liter of solution A. The final concentration of magnesium sulfate im

Medium beträgt 0,2 g/I. Die Lösung C wird getrennt sterilisiert und anschließend der Lösung A in einer Menge ■ von 2,5 ml pro Liter Lösung A zugesetzt.Medium is 0.2 g / l. Solution C is sterilized separately and then solution A in an amount ■ of 2.5 ml per liter of solution A was added.

Die Endkonzentration im Medium betragen:The final concentration in the medium is:

\ Calciumchlorid-dihydrat 0,025 g/I \ Calcium chloride dihydrate 0.025 g / l

; Manganchlorid 0,001 g/l.; Manganese chloride 0.001 g / l.

':';! Lösung D wird getrennt sterilisiert und der Lösung A in einer Menge von 25 ml pro Liter Lösung A zugesetzt.':' ;! Solution D is sterilized separately and added to solution A in an amount of 25 ml per liter of solution A.

Die Endkonzentrationen an Glucose im Medium beträgt 5 g/l.The final concentration of glucose in the medium is 5 g / l.

Die Temperatur der Lösung A im Fermenter sollte zwischen 60 und 65° C liegen. Die Lösungen B, C und DThe temperature of solution A in the fermenter should be between 60 and 65 ° C. Solutions B, C and D

werden unter kräftigem Rühren in den Fermenter gegeben. Zur Vermeidung der Bildung eines Niederschlagsare added to the fermenter with vigorous stirring. To avoid the formation of a precipitate

; muß die Lösung C langsam und unter kräftigem Rühren zugesetzt werden. Das vollständige Medium besitzt; solution C must be added slowly and with vigorous stirring. Owns the full medium

ohne Einstellung einen pH-Wert von 6,9. Dem Medium wird ferner ein Antischaummittel in einer Konzentration von 0,1 % zugesetzt Zur Kultivierung der Mikroorganismen ist eine sehr kräftige Belüftung erforderlich.without adjustment a pH value of 6.9. An antifoam agent is also added to the medium in a concentration of 0.1% added Very vigorous aeration is necessary for the cultivation of the microorganisms.

Nach Beginn der Fermentation wird ein Behälter mit 61 des vollständigen Mediums mit dem Inhalt von zwei [ I-I-Erlenmeyer-Kolben geimpft, die jeweils 150 ml einer über Nacht gezüchteten Kultur enthalten. Bei Erreichen einer optischen Dichte von 0,150 (600 nm) wird der gesamte Inhalt des Behälters zur Impfung des 60-l-Fer-' menters verwendet Wenn der Feststoffgehalt 0,03% beträgt wird der Inhalt des 60-i-Fermenters zum impfenAfter the fermentation has started, a container of 61% of the complete medium is inoculated with the contents of two [ II Erlenmeyer flasks, each containing 150 ml of an overnight culture. When an optical density of 0.150 (600 nm) is reached, the entire contents of the container are used to inoculate the 60-liter fermenter. If the solids content is 0.03%, the contents of the 60-liter fermenter are used for inoculation

eines 530-l-Fermenters herangezogen.a 530-liter fermenter was used.

Die Zellen werden zweimal mit dem fünffachen Volumen an 0,2 M NHUCl, pH 7,0, sowie anschließend zweimal mit dem zehnfachen Volumen einer Pufferlösung von pH 7,8 gewaschen, die 0,01 M Magnesiumacetat 0,01 M Mercaptoethanol und 0,02 M Tris-HCl-Puffer enthält.The cells are twice with five times the volume of 0.2 M NHUCl, pH 7.0, and then twice Washed with ten times the volume of a buffer solution of pH 7.8, the 0.01 M magnesium acetate 0.01 M Contains mercaptoethanol and 0.02 M Tris-HCl buffer.

Die Zellen werden anschließend abzentrifugiert und nach dem Abdekantieren des Überstands in einer gemischten Lösung von A, B und C wie oben resuspendiert und anschließend auf Flaschen aufgeteilt. Der Inhalt jeder Flasche kann in bekannter Weise gefriergetrocknet und über längere Zeit bei etwa 4° C aufbewahrt werden. Durch Gefriertrocknung des kultivierten Mediums (ohne Glucoselösung) bleibt die maximale Antibiotikums-Bindungswirkung der Zellen erhalten. Derartige gefriergetrocknete Zellen stellen eine ideale konzentra-' tionsstabilisierte Zellquelle zur Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren dar.The cells are then centrifuged off and, after the supernatant has been decanted off, in a mixed solution of A, B and C resuspended as above and then divided into bottles. The content Each bottle can be freeze-dried in a known manner and stored at about 4 ° C for a long time will. Freeze-drying the cultured medium (without glucose solution) maintains the maximum antibiotic binding effect of cells received. Such freeze-dried cells represent an ideal concentration tion-stabilized cell source for use in the method according to the invention.

Als markiertes Antibiotikum wurde 14C-markiertes Benzylpenicillin (50 \iC\/mg) verwendet. Dieses Reagens ί kann ebenfalls aus Stabilitätsgründen gefriergetrocknet werden. 14 C-labeled benzylpenicillin (50 \ iC \ / mg) was used as the labeled antibiotic. This reagent ί can also be freeze-dried for reasons of stability.

' Zur Erzielung quantitativer Ergebnisse sowie für Kontrollzwecke können zwei oder mehr flüssige Proben'To obtain quantitative results and for control purposes, two or more liquid samples can be used

parallel untersucht werden, von denen bekannt antibiotikumsfrei ist und die andere eine bekannte Menge des ^' nachzuweisenden Antibiotikums enthält, beispielsweise 0,01 IU/ml Penicillin. Diese Proben können ebenfalls ausare examined in parallel, one of which is known to be antibiotic-free and the other of which is known to be a known amount of ^ 'contains antibiotic to be detected, for example 0.01 IU / ml penicillin. These samples can also be made from

& Siabilitätsgründen gefriergetrocknet werden. Die obengenannten Reagentien können mit destilliertem Wasser& Safety reasons are freeze-dried. The above reagents can be mixed with distilled water

oder einem leicht sauren Phosphatpuffer wiederhergestellt werden. Bei Penicillinen erfolgt die Bindung am günstigsten zwischen pH 6,0 und 7,0.or a slightly acidic phosphate buffer. In the case of penicillins, the binding takes place on most favorable between pH 6.0 and 7.0.

Die stabilisierten Zellen, das markierte Antibiotikum sowie das Kontrollmaterial (bzw. die Eichkurve) stellen ein entsprechendes Testset dar, das sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignetSet the stabilized cells, the labeled antibiotic and the control material (or the calibration curve) represents a corresponding test set which is suitable for carrying out the method according to the invention

Die oben angegebenen Reagentien wurden zur Aufstellung einer Eichkurve sowie zur Untersuchung unbekannter Substanzen auf das Vorliegen von Penicillin herangezogen. Eine Eichkurve wurde dadurch erhalten, daß 12 Milchproben von 1,0 ml, die bekannte Konzentrationen an Benzylpenicillin (Penicillin G) enthielten, mit (1) einer 100-ml-Probe einer Suspension von B. stearothermophilus (aus gefriergetrocknetem Material durch Zusatz von 2£ ml destilliertem Wasser zu einer wie oben erhaltenen Flasche wiederhergestellt) und (2) '^-markiertem Benzylpenicillin (Penicillin G) in zur Erzielung einer Zählrate von etwa 10 000 Zählungen/min ausreichender Menge inkubiert wurden. Die Inkubation wurde 3 min bei 90° C in einem Trockenbad-Inkubator durchgeführt Die Zellen wurden anschließend 2 min bei 3000 g abzentrifugiert Der Oberstand wurde verworfen und Zentrifugenröhrchen ohne Aufrühren der Zellen mit Phosphatpuffer gespült Die Zellen wurden anschließend aus dem Zentrifugenröhrchen in eine Szintillationsflasche übertragen, wobei Szintillationsflüssigkeit als Waschflüssigkeit verwendet wurde.The reagents given above were used to set up a calibration curve and to examine unknown substances for the presence of penicillin. A calibration curve was obtained by mixing 12 milk samples of 1.0 ml containing known concentrations of benzylpenicillin (penicillin G) with (1) a 100 ml sample of a suspension of B. stearothermophilus (made from freeze-dried material by adding 2 £ ml of distilled water reconstituted to a bottle obtained as above) and (2) '^ -labeled benzylpenicillin (Penicillin G) were incubated in sufficient quantities to give a count rate of about 10,000 counts / min. The incubation was carried out for 3 min at 90 ° C. in a dry bath incubator. The cells were then centrifuged for 2 min at 3000 g. The supernatant was discarded and centrifuge tubes were rinsed with phosphate buffer without stirring the cells. using scintillation fluid as washing fluid.

Bei Verwendung von 125J als Markierungssubstanz kann dieser letzte Verfahrensschritt entfallen, da die markierten Moleküle direkt nachgewiesen werden können.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle I aufgeführt:
If 125 J is used as the marking substance, this last process step can be omitted, since the marked molecules can be detected directly.
The results obtained are shown in Table I:

Tabelle ITable I.

Eichkurve zur Bestimmung von BenzylpenicillinCalibration curve for the determination of benzylpenicillin

11 •\• \ 331331 8484 22 ·)·) 367367 120120 33 00 15 45715 457 15 21015 210 44th 00 15 58215 582 15 33515 335 55 1,01.0 1316513165 12 91812 918 66th 1,01.0 13 36813 368 1312113121 77th 5,05.0 9 8599 859 9 6129 612 88th 5,05.0 1063910639 1039210392 99 1010 7 6157 615 73687368 1010 1010 8 2778 277 8 0308 030 1111th 5050 41754175 3 9203,920 1212th 5050 4 4614,461 4 2144 214

5 Probe Benzylpenicillin Zählungen/10 min untergrundkorrigierte Mittelwert- C/C,,**)5 sample benzylpenicillin counts / 10 min background corrected mean - C / C ,, **)

Nr. (ng/ml) Zählungen/10 min Zählungen/10 minNo. (ng / ml) counts / 10 min counts / 10 min

102102

Z.Z. 'J'J JO/ ΙΛ) JJO / ΙΛ) J

10 3 0 15 457 15 210 \ 15272510 3 0 15 457 15 210 \ 1 52 725

13 019313 0193

15 8 5,0 10 639 luJitt J ^15 8 5.0 10 639 luJitt J ^

α in 7 Αίς 7 ·Μ«ια in 7 Αίς 7 · Μ «ι

7 6997 699

\ 4 071 \ 4 071

2020th

*) Zusatz von 20 000 IU Benzylpenicillin (Peniciiiin G) zur Probe. **) Zählrate der Probe/Zählrate der Leerprobe (ohne Penicillin G in der Probe).*) Addition of 20,000 IU benzylpenicillin (Peniciiiin G) to the sample. **) Count rate of the sample / count rate of the blank sample (without penicillin G in the sample).

Wie aus den obigen Ergebnissen hervorgeht, tritt ein außerordentlicher und signifikanter Abfall der Zählrate 25 auf, wenn die Menge an Benzylpenicillin in den Probe von Null (3,4) auf 10 n^/ml (9,10) gesteigert wird.As can be seen from the above results, there is an extraordinary and significant decrease in the counting rate 25 when the amount of benzylpenicillin in the sample is increased from zero (3.4) to 10 n ^ / ml (9.10).

Die Daten der Tabelle I sind in F i g. 2 graphisch dargestellt, wobei das Verhältnis der Zählrate der Probe zur Zählrate der Leerprobe in Abhängigkeit von der Penicillinkonzentration in ng/ml angetragen ist Unter Verwendung dieser Tabelle bzw. der zugehörigen Kurve als Standard für Vergleichszwecke wurdenThe data in Table I are shown in FIG. 2, the ratio of the count rate of the sample to the Counting rate of the blank sample is plotted in ng / ml as a function of the penicillin concentration Using this table or the associated curve as a standard for comparison purposes

Untersuchungen an 20 Milchproben durchgeführt, die aus einem Milchverarbeitungsbetrieb stammen. Es wurdeTests carried out on 20 milk samples from a milk processing plant. It was

30 genau wie oben zur Erzeugung der Eichkurve verfahren, wobei zusätzlich die mit den Testproben erhaltene Zählrate mit der Eichkurve verglichen und die Dimension ng/ml der Konzentration des Penicillins in IU/ml30 Proceed exactly as above to generate the calibration curve, with the addition of the one obtained with the test samples Counting rate compared with the calibration curve and the dimension ng / ml of the concentration of penicillin in IU / ml

(0,01 IU w 6 ng) umgerechnet wurden.(0.01 IU w 6 ng) were converted.

Die Ergebnisse dieser Versuche gehen aus der nachstehenden Tabelle II hervor:The results of these tests are shown in Table II below:

Tabelle IITable II

Vergleich der Empfindlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem mikrobiologischen VerfahrenComparison of the sensitivity of the method according to the invention with a microbiological method

40 Probe Nr. bekannte Penicillinkonzentration Testergebnisse nach dem erfindungsgemäß 40 sample no. Known penicillin concentration test results according to the invention

(IU/ml) mikrobiologischen Verfahren erhaltene(IU / ml) microbiological procedures obtained

(IU/ml) Testergebnissc(IU / ml) test results c

(IU/ml)(IU / ml)

45 1 0,005 — 0,00745 1 0.005 - 0.007

0,009 0,008 0,003 0,0020.009 0.008 0.003 0.002

50 6 0,007 — 0,00650 6 0.007 - 0.006

- 0,001 0,1 0,005- 0.001 0.1 0.005

- 0,004 0,06 0,07- 0.004 0.06 0.07

55 11 U1U^u 0,04 0,0555 11 U 1 U ^ u 0.04 0.05

0,03 0,040.03 0.04

0,02 0,030.02 0.03

0.05 0,060.05 0.06

- 0,01 0,01 0,02 0,09 0,10 0,08 0,09 0,07 0,08- 0.01 0.01 0.02 0.09 0.10 0.08 0.09 0.07 0.08

- < 0,001- <0.001

6565

Zu den obigen Ergebnissen ist festzustellen, daß mit den Tests übereinstimmend das Vorliegen einer kleinen Menge von 0,01 IU/ml Penicillin nach etwa 6 min Testdauer (ohne die Zähldauer) nachgewiesen wurde.Among the above results, it is found that the tests were consistent with the presence of a small Amount of 0.01 IU / ml penicillin was detected after about 6 min test duration (without the counting time).

Dabei wurde so verfahren, daß die Probe sowie das markierte Penicillin lediglich 3 min gleichzeitig inkubiertThe procedure was such that the sample and the marked penicillin were incubated simultaneously for only 3 minutes

0,007
1,000
0.007
1,000
ΨΨ
II.
0,8530.853 II. 0.6550.655 11 0,5040.504 0,2670.267

11 0,0050.005 22 0,0050.005 33 0,0030.003 44th 0,0020.002 55 0,0000.000 66th 0,0070.007 77th 0,0000.000 88th 0,0420.042 99 0,0030.003 1010 0,0300.030 1111th 0,0200.020 1212th 0,0200.020 1313th 0,0250.025 1414th 0,0370.037 1515th 0,0070.007 1616 0,0170.017 1717th 0,0430.043 1818th 0,0220.022 1919th 0,0300.030 2020th 0,0000.000

wurden, worauf 2 min zentrifugiert wurde. Die Testbedingungen sinrl dabei so ausgewählt, daß eine brauchbare Empfindlichkeit sowie höchstmögliche Schnelligkeit erzielt wirdwere centrifuged for 2 min. The test conditions are selected so that a useful Sensitivity as well as the highest possible speed is achieved

Zur Erläuterung der unter Verwendung von "B. stearothermophilus und markiertem Benzylpenicillin (Zählrutc 1500 min-') erzielbaren Empfindlichkeit wurde eine weitere Reihe von Tests durchgeführt wobei jeweils 3 min bei 900C in einem Trockenbad-Inkubator inkubiert wurde. Die hierbei erhaltenen Testergebnisse sind in der Tabelle III aufgeführt hieraus geht hervor, daß ein signifikanter Abfall der Zählrate bei den abgetrennten Zellfraktionen auftritt wenn die Antibiotikumskonzentraüon der Probe von 0 über 0,001 und 0,002 auf 0,005 IU/ ml erhöht wird. Dieser Test kann einschließlich der Zählung in weniger als 10 min durchgeführt werden.To explain the sensitivity achievable using "B. stearothermophilus and marked benzylpenicillin (counting rate 1500 min- '), a further series of tests was carried out, each of which was incubated for 3 min at 90 ° C. in a dry bath incubator. The test results obtained in this way are Table III shows that there is a significant decrease in the count rate of the separated cell fractions when the antibiotic concentration of the sample is increased from 0 to 0.001 and 0.002 to 0.005 IU / ml be performed.

Tabelle IIITable III

Probe Nr. Menge an Penicillin G in der ProbeSample No. Amount of penicillin G in the sample

; Zählrate der Zellen; Count rate of cells }} Mittelwert der Zählra».?Mean value of the counting ».? (min-')(min- ') (min-')(min- ') 365365 II. 311311 338338 207
227
207
227
217217
191
176
191
176
183,5183.5
97
103
97
103
100100
89
112
89
112
100,5100.5
2727 Beispiel 2Example 2

10 365 1 „o 10 365 1 " o

2 02 0

3 0,0013 0.001

4 0,0014 0.001

5 0,0025 0.002

6 0,002 176 / ""1^ 6 0.002 176 / "" 1 ^

7 0,005 7 0.005

8 0,0058 0.005

9 0,0109 0.010

10 0,01010 0.010

11 - 2711-27

Nach der Verfahrensweise von Beispiel 1 wurde Bacillus stearothermophilus kultiviert Die resultierende Zellsuspension wurde anschließend zur Lyse der Zellen mit Ultraschall beschallt, wobei die Probe in ein Eisbad eingetaucht wurde. Nicht lysierte Zellen wurden durch 5 min Zentrifugieren der beschallten Suspension bei 2500 g abgetrennt. Die Bindungsstellen für Penicillin aufweisenden Zellmembranen wurden durch 10 min Zentrifugieren bei einer relativen Zentrifugalbeschleunigung von 5000 isoliert.Following the procedure of Example 1, Bacillus stearothermophilus was cultivated. The resultant Cell suspension was then sonicated to lyse the cells with ultrasound, with the sample being placed in an ice bath was immersed. Unlysed cells were spun at the sonicated suspension by centrifuging for 5 min 2500 g separated. The binding sites for cell membranes containing penicillin were centrifuged for 10 min isolated at a relative centrifugal acceleration of 5000.

100 Baumwollmullstücke (Abschnitte zu 6,5 g) wurden anschließend zu 100 ml (CNBr-Lösung einer Konzentration von 30 g/l zugegeben, die mit 5 M NaOH auf pH 11,0 eingestellt war. Nach 10 min wurden die Mullstücke entfernt, mit NaHCCh-Lösung gewaschen und zu den Zellmembranen zugegeben, die wie oben hergestellt und in einer NaHCCh-Lösung von pH 8,1 suspendiert waren. Nach 18 h Rühren bei 40C waren die Zellmembranen durch das Bromcyan kovalent an den Mullstücken gebunden. Die Mullstücke wurden anschließend mit destilliertem Wasser gewaschen, 2 h in Ethanolamin eingeweicht, wieder gewaschen und anschließend getrocknet. 4"100 pieces of cotton gauze (6.5 g sections) were then added to 100 ml (CNBr solution at a concentration of 30 g / l, which had been adjusted to pH 11.0 with 5 M NaOH. After 10 min, the pieces of gauze were removed with NaHCCh solution washed and added to the cell membranes, which were prepared as above and suspended in a NaHCCh solution of pH 8.1. After 18 h stirring at 4 0 C, the cell membranes were covalently linked by the cyanogen bromide bound to the Mullstücken. the Mullstücke were then washed with distilled water, soaked in ethanolamine for 2 hours, washed again and then dried. 4 "

Ein Konjugat von 6-Aminopenicillansäure und Peroxidase wurde wie folgt hergestellt:A conjugate of 6-aminopenicillanic acid and peroxidase was prepared as follows:

Eine alkalische Lösung (pH 9,0) mit 28,1 mg 6-Aminopenicillansäure wurde mit einer mit Phosphatpuffer gepufferten Peroxidaselösung mit 8,8 mg Peroxidase und 8,2 mg Carbodiimid in Wasser gemischt. Das Reaktionsgemisch wurde unter Rühren 24 h auf 4° C gehalten. Auf diese Weise wurden die Peroxidase und die 6-Aminopenicillansäure kovalent verknüpft. Die Konjugatlösung wurde anschließend gegen eine mit 0,05 M Phosphatpuffer gepufferte Salzlösung PBS dialysiert; die Penicillinaktivität verschwand aus der Lösung nach dem ersten Wechsel. Nach viermaligem Wechsel der Lösung war das Penicillin-Peroxidase-Konjugat verwendungsfertig. Der Test unter Verwendung der wie oben hergestellten Reagentien wurde so vorgenommen, daß ein Baumwollmullstück zu den entsprechenden Testproben bzw. Kontrollproben zusammen mit 100 μΐ der Konjugallösung zugegeben wurde. Das Reaktionsgemisch wurde anschließend 3 min bei 500C in einem trockenen Inkubator inkubiert. Während dieser Reaktionszeit konkurrierten das gegebenenfalls in der Probe vorliegende Penicillin und die mit Peroxidase markierte 6-Aminopenicillansäure um die Verknüpfungsstellen auf den an den Baumwollstücken gebundenen Zellmembranen. Die Probe wurde anschließend aus dem Röhrchen ausgegossen, wonach das Mullstück zur Entfernung nicht gebundenen Konjugats mit Wasser gewaschen Wurde; danach wurde jedem Röhrchen 1 ml Substratlösung zugesetzt. Die Substratlösung bestand aus 1,0 ml 0,3% H 2Ο2,25 mg 4-Äminoantipyrin und 20 ml Phenol, gelöst in 50 ml destilliertem Wasser.An alkaline solution (pH 9.0) with 28.1 mg of 6-aminopenicillanic acid was mixed with a peroxidase solution, buffered with phosphate buffer, with 8.8 mg of peroxidase and 8.2 mg of carbodiimide in water. The reaction mixture was kept at 4 ° C. with stirring for 24 hours. In this way the peroxidase and 6-aminopenicillanic acid were covalently linked. The conjugate solution was then dialyzed against a PBS saline solution buffered with 0.05 M phosphate buffer; penicillin activity disappeared from the solution after the first switch. After changing the solution four times, the penicillin-peroxidase conjugate was ready for use. The test using the reagents prepared as above was carried out in such a way that a piece of cotton wool was added to the corresponding test samples or control samples together with 100 μl of the conjugal solution. The reaction mixture was then incubated for 3 min at 50 ° C. in a dry incubator. During this reaction time, any penicillin present in the sample and the 6-aminopenicillanic acid labeled with peroxidase competed for the attachment points on the cell membranes attached to the cotton pieces. The sample was then poured from the tube and the cheesecloth washed with water to remove unbound conjugate; then 1 ml of substrate solution was added to each tube. The substrate solution consisted of 1.0 ml of 0.3% H 2-2.25 mg of 4-aminoantipyrine and 20 ml of phenol, dissolved in 50 ml of distilled water.

Die Mullstücke wurden zusammen mit dem Substrat anschließend bei 25°C inkubiert. Wenn weniger als 0,05 Einheiten Penicillin in der Probe vorlagen, wurde ausreichend Konjugat auf dem Mullstück immobilisiert, so daß dann unter der Einwirkung der Peroxidase in etwa 15 min eine visuell feststellbare Färbung von rosa bis rot auftrat. Wenn nach 15 min keine Färbung eintrat, enthielt die Probe mehr als 0,05 IU Penicillin/ml.The pieces of cheesecloth were then incubated together with the substrate at 25 ° C. If less than 0.05 Units of penicillin were present in the sample, sufficient conjugate was immobilized on the piece of gauze so that then under the action of peroxidase a visually detectable color from pink to red in about 15 minutes occurred. If no coloration occurred after 15 minutes, the sample contained more than 0.05 IU penicillin / ml.

Zur Erzielung genauerer Ergebnisse kann die optische Dichte des Substrats bei 510 nm spektralphotometrisch vermessen werden. Ergebnisse beispielhafter Tests:For more accurate results, the optical density of the substrate at 510 nm can be spectrophotometrically be measured. Results of exemplary tests:

1515th 2020th 2525th 3030th

4040 4545 5050 5555 6060

28 50 50328 50 503 Optische Dichte
(510 nm)
Optical density
(510 nm)
Penicillinkonzentration
(IU/ml)
Penicillin concentration
(IU / ml)
0,75
0,78
1,10
1,05
0.75
0.78
1.10
1.05
1. 0,05
0,00
1. 0.05
0.00
0,70
0,77
1,05
1,00
0.70
0.77
1.05
1.00
2. 0,05
0,00
2. 0.05
0.00
0,75
1,05
0.75
1.05
mittlere optische Dichte
bei 0,05 IU Penicillin/ml:
mittlere optische Dichte
ohne Peniciliin:
medium optical density
at 0.05 IU penicillin / ml:
medium optical density
without peniciliin:
Beispiel 3Example 3

Zur Erläuterung der beim Nachweis und der Bestimmung von Streptomycin erzielbaren Geschwindigkeit und Empfindlichkeit wurde eine weitere Testserie wie folgt durchgeführt:To explain the speed that can be achieved in the detection and determination of streptomycin and Sensitivity, another series of tests was carried out as follows:

5 von 6 5-ml-Milchproben wurden mit Streptomycin gemischt, so daß Proben mit 0, 1, 10, 100, 1000 und 106 ng/ml resultiertea Jede Probe wurde mit einem tritiummarkierten Dihydrostreptomycin (Zählrate 228 000/min-1; handelsüblich) sowie mit einer wie oben in Beispiel 1 erhaltenen und aus 0,2 ml gefriergetrocknetem Material unter Verdünnung mit 8 ml Wasser wiederhergestellten Suspension von B. stearothermophilux gemischt (Eine geeignete Konzentration des Materials vor dem Gefriertrocknen wurde durch Resuspendieren der durch Zentrifugieren abgetrennten Zellen, wie in Beispiel 1, in einer solchen Konzentration erzielt, daß eine 1:500-Verdünnung bei 600 nm eine optische Dichte von 0,60 ergab).5 of 6 5 ml milk samples were mixed with streptomycin, so that samples with 0, 1, 10, 100, 1000 and 10 6 ng / ml resultiertea Each sample was measured with a tritium-labeled dihydrostreptomycin (count 228,000 / min- 1; commercially available ) and mixed with a suspension of B. stearothermophilux obtained as in Example 1 above and reconstituted from 0.2 ml of freeze-dried material by dilution with 8 ml of water in Example 1, obtained at such a concentration that a 1: 500 dilution at 600 nm gave an optical density of 0.60).

Die Gemische wurden zur Erleichterung der Bindung des tritiummarkierten Dihydrostreptoniycins an den entsprechenden Bindungsstellen der Zellen erwärmt Bei diesem Beispiel wurden die ursprünglich auf 10 bis 20° C befindlichen Proben entsprechend in einem Heizblock von 90° C 3 min erwärmt, so daß die Temperatur der Proben 60 bis 65° C erreichte. Die Proben wurden anschließend 3 min bei einer relativen Zentrifugalbeschleunigung von 3000 zentrifugiert, wonach der Überstand jeweils abdekantiert und das Zentrifugat zweimal mit destilliertem Wasser gewaschen wurde. Das aus den Zellen bestehende Zentrifugat wurde anschließend mit Szintillationsflüssigkeit in Szintillationsflaschen übertragen, worauf die Zählrate bestimmt wurde. Die erhaltenen Versuchsergebnisse sind in Tabelle IV aufgeführt:The mixtures were used to facilitate the binding of the tritiated dihydrostreptoniycin to the corresponding binding sites of the cells heated. In this example, the originally 10 to 20 ° C located samples heated accordingly in a heating block of 90 ° C for 3 min, so that the temperature of the Samples reached 60 to 65 ° C. The samples were then subjected to relative centrifugal acceleration for 3 minutes centrifuged by 3000, after which the supernatant is decanted and the centrifugate twice with washed with distilled water. The centrifugate consisting of the cells was then with Transfer scintillation fluid to scintillation bottles and determine the count rate. The received Experimental results are shown in Table IV:

Tabelle IVTable IV

Probe Nr. Streptomycinkonzentration ZählrateSample No. Streptomycin Concentration Count Rate

(ng/ml) (min-1)(ng / ml) (min- 1 )

Verhältnis von Zählrate der Probe zu Zählrate der Leerprobe (%)Ratio of sample count rate to blank sample count rate (%)

11 00 22 11 33 1010 44th 100100 55 10001000 66th 10«10 «

30 441 25 849 22 644 18 123 14 819 8 70730 441 25 849 22 644 18 123 14 819 8 707

100
84,9 74,5 59,6 48,7 28,6
100
84.9 74.5 59.6 48.7 28.6

Wie aus den obigen Ergebnissen hervorgeht, tritt bei von 0 (Probe 1) über 1,10 und 100 ng/ml und darüber steigender Menge an Streptomycin in der Probe ein signifikanter Abfall der Zählrate auf.As can be seen from the above results, it occurs from 0 (sample 1) through 1.10 and 100 ng / ml and above As the amount of streptomycin in the sample increases, there is a significant decrease in the count rate.

Das Vorliegen von Streptomycin in Proben mit der geringen Menge von 1 ng/ml kann demgemäß durch Behandlung der Probe gemäß der obigen Verfahrensweise und Vergleich des Zählergebnisses mit den Tabellenwerten bzw. der Eichkurve nachgewiesen werden. Derartige Bestimmungen können in etwa 8 min durchgeführt werden.The presence of streptomycin in samples as low as 1 ng / ml can accordingly be through Treatment of the sample according to the above procedure and comparison of the counting result with the table values or the calibration curve can be detected. Such determinations can be carried out in about 8 minutes will.

Wie aus dem Obigen hervorgeht, ist es erfindungsgemäß ferner möglich, auch kleinere Konzentrationen an Antibiotika beispielsweise dadurch nachzuweisen, daß die Probe mit gegenüber dem Antibiotikum empfindlichen Zellen während einer Zeit inkubiert wird, die dafür ausreichend ist, daß das gesamte in der Probe vorliegende Antibiotikum an entsprechenden Rezeptorstellen gebunden werden kann. Das markierte Antibiotikum wird in diesem Fall danach zugesetzt und reagiert mit noch frei gebliebenen Rezeptorstellen. Abgesehen von dieser Modifizierung ist die Verfahrensweise im wesentlichen mit der oben angegebenen identisch und stellt einen etwas langsameren, aber noch empfindlicheren Test dar.As can be seen from the above, it is also possible according to the invention to also use smaller concentrations To prove antibiotics, for example, that the sample is sensitive to the antibiotic Cells are incubated for a time sufficient to keep all in the sample present antibiotic can be bound to appropriate receptor sites. The labeled antibiotic is then added in this case and reacts with the receptor sites that have remained free. Apart from that of this modification, the procedure is essentially identical to that given above and provides a slightly slower but more sensitive test.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (1)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Nachweis und zur Bestimmung von Antibiotika in flüssigen Proben, gekennzeichnetdurch folgende Schritte:1. A method for the detection and determination of antibiotics in liquid samples, characterized by following steps: (A) Inkubation der Probe mit einem Mikroorganismus mit zur Bindung des Antibiotikums befähigten Rezeptorstellen(A) Incubation of the sample with a microorganism capable of binding the antibiotic Receptor sites unter Bedingungen, unter denen die Moleküle eines in der Probe vorliegenden Antibiotikums eine Bindung mit den Rezeptorstellen eingehen können, wobei die Verwendung von E. coli zum Nachweis bzw.zur Bestimmung von ^-Lactam-Antibiotika ausgenommen ist,under conditions under which the molecules of an antibiotic present in the sample have a Binding with the receptor sites can enter into, with the use of E. coli for detection or for the determination of ^ -lactam antibiotics is excluded, (B) Inkubation des Gemischs von (A) mit einer zu einer Bindung an den Rezeptorstellen befähigten markierten Substanz, die ein markiertes Antibiotikum, ein markiertes Antibiotikumsderivat oder ein markierter Antibiotikums-Vorläufer ist,(B) Incubation of the mixture from (A) with a labeled one capable of binding to the receptor sites Substance that is a labeled antibiotic, a labeled antibiotic derivative, or a labeled Is an antibiotic precursor, (C) Abtrennung der festen Phase von der Flüssigkeit nach der Inkubation,(C) separation of the solid phase from the liquid after incubation, (D) Bestimmung der Menge der an der festen Phase gebundenen markierten Substanz oder der markierten(D) Determination of the amount of the labeled substance or labeled substance bound to the solid phase Substanz in der Flüssigkeit und
(E) Vergleich der Bestimmung mit einem Standard.
Substance in the liquid and
(E) Comparison of the determination with a standard.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL59723A (en) * 1980-03-27 1983-05-15 Teva Pharma Determination of antibacterial agents
US4686182A (en) * 1984-10-17 1987-08-11 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method and kit for detecting antibiotics in a liquid sample

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL154600B (en) * 1971-02-10 1977-09-15 Organon Nv METHOD FOR THE DETERMINATION AND DETERMINATION OF SPECIFIC BINDING PROTEINS AND THEIR CORRESPONDING BINDABLE SUBSTANCES.
NL171930C (en) * 1972-05-11 1983-06-01 Akzo Nv METHOD FOR DETERMINING AND DETERMINING BITES AND TEST PACKAGING.

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DK152383C (en) 1988-07-25
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FR2409517B1 (en) 1985-05-03
DK516878A (en) 1979-05-22
GB2008248A (en) 1979-05-31

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