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Artikel und Hintergründe zum Thema

Mikrobiologische Laboranalysen

Colony Counter/Zone-Sizing-System mit Bildarchivierung

Mit dem Colony Counter lassen sich biszu 200 Agar-Platten in der Stunde automatisiert auswerten sowie physikalisch in positive und negative Proben trennen. Außer in Umweltlaboren könnte das Gerät auch in medizinischen Laboren, bei Lebensmittelherstellern und in der pharmazeutischen Industrie Anwendung finden.

Um Trink- , Heil- und Mineralwasser oder Luft auf Bakterien und andere Organismen hin untersuchen zu können, müssen die Mitarbeiter der Eurofins Institut Jäger GmbH die Agar-Platten bisher mit dem Auge prüfen. Neben dem hohen Zeit- und Personalaufwand ist dabei auch der Umstand, dass die Platten im Routinebetrieb fachgerecht entsorgt werden müssen, problematisch, da diese bei Rückfragen des Kunden so nicht mehr für eine Nachbewertung zur Verfügung stehen. Mit einem Gerät, das von der AID Diagnostika GmbH entwickelt wurde und das die Routinearbeit in der Laboranalytik erheblich vereinfachen könnte, wurden im Institut Jäger GmbH Validierungsuntersuchungen für den Parameter Gesamtkeimzahl durchgeführt. Dabei wurde die Gesamtkeimzahl einer Probe einmal manuell und einmal mit einem Colony Counter ausgewertet. Diese Daten wurden AID zur Verfügung gestellt.

Das AID BacSpot-System, zu dem auch der Colony Counter gehört, der seit zwei Jahren beim Institut Jäger im Einsatz ist, wurde entwickelt, um auf Agar angezüchtete Bakterien und andere Organismen wie Schimmel- und Hefepilze vollautomatisch analysieren zu können. Die Geräte sind dazu mit einer intuitiv bedienbaren Software ausgestattet, die es erlaubt, die Platten entweder vollautomatisch oder manuell auszuzählen. Speziell für Hochdurchsatz-Analysen von 90-mm-Petrischalen wurde der Colony Counter BacRob09 entwickelt, der 100 Platten in einem Durchlauf bewältigen und die Analyse von bis zu 999 Platten im Rahmen eines Projekts speichern kann. Da sich die Träger trotz gleichem Durchmesser je nach Hersteller im Detail unterscheiden, musste das Testgerät für die Anwendung im Institut Jäger zuvor für verschiedene Typen kalibriert werden.

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Das System eignet sich ebenso zur Hygienekontrolle, etwa zur Untersuchung von Wasser auf eine mögliche Legionellenkontamination, wie zur Überwachung der Produktreinheit während der Produktion, indem Stichproben einzelner Produktionsstufen analysiert werden. Zwar wurde das Gerät nicht im Routinebetrieb verwendet, doch das Institut hat gemeinsam mit AID bereits weiterreichende Einsatzmöglichkeiten identifiziert. „Zum jetzigen Zeitpunkt können wir noch keine genaue Aussage machen. Grundsätzlich ist aber klar, dass die Zeit, die die Labormitarbeiter nicht mehr mit dem Auszählen der Platten verbringen, für andere Tätigkeiten genutzt werden kann. Langfristig geht das mit einer klaren Kosteneinsparung einher“, erläutert Matthias Hamann, Geschäftsführer der Eurofins Institut Jäger GmbH.

Bild 1: Der Colony Counter BacRob09 wurde speziell für Hochdurchsatz-Analysen von 90-mm- oder 60-mm-Petrischalen entwickelt. Er kann 100 Agar-Platten in einem Durchlauf bewältigen und eine physikalische Trennung zwischen positiven und negativen Ergebnissen vornehmen.

Colony Counting und Zone Sizing in Einem
Nach der Bebrütung werden die Petrischalen in die vier Bereitstellungbehälter, die sogenannten Hotels, gestellt. Nach dem Start wird eine Platte nach der anderen der Analyseneinheit zugeführt. Über einen Software-Wizard kann der Anwender für jede Probe Informationen zum Agartyp, zur Herkunft, zum Einsender oder zur Analysenmethode eingeben. Alternativ lassen sich diese Daten auch über Barcodes einlesen.

Die Software des Colony Counter verfügt über verschiedene Schnittstellen, die an laborinterne Informationssysteme adaptiert werden können. Firmenintern verwendete Systeme sind ebenfalls mit dem Colony Counter kompatibel.

Zur Messung beziehungsweise Analyse wird der Deckel abgenommen und bei passender Beleuchtung ein Foto erstellt, wobei zwischen Auf- und Durchlicht gewählt werden kann. Um ein zuverlässiges Ergebnis sicherzustellen, kann mit Hilfe des internen Qualitätsmanagements regelmäßig überprüft werden, ob die Beleuchtung konstant bleibt.

Bild 2: Die Aufnahme der Probe wird mit Hilfe der Software analysiert, indem beispielsweise die Anzahl der Kolonien – bezogen auf die eingesetzte Menge – gezählt, ihre Farbe bestimmt oder die Wachstumsrate ermittelt wird. Mit der gleichen Hardware und einem zusätzlichen Zone Sizing-Software-Modul lässt sich außerdem die Resistenz gegen beziehungsweise die Wirksamkeit von Antibiotika testen.

„Die Probe wird analysiert, indem beispielsweise die Anzahl der Kolonien – bezogen auf die eingesetzte Menge – gezählt, ihre Farbe bestimmt oder die Größe ermittelt wird“, erklärt Michael Reck, Abteilungsleiter Labortechnik bei AID. Bei der Auswertung von sogenannten Spiralplattierern werden hingegen definierte Bereiche der Platte ausgezählt und die tatsächliche Anzahl über mathematische Ansätze berechnet. Für besondere Zählanforderungen, etwa bei Staphylokokken, werden spezielle, dafür geeignete Algorithmen verwendet. Mit der gleichen Hardware lässt sich außerdem die Resistenz gegen beziehungsweise die Wirksamkeit von Antibiotika testen. Dazu gibt es auf Anfrage und ohne dass dafür weitere Kosten anfallen, zusätzlich ein Zone-Sizing-Softwaremodul.

Bildarchivierung und Audit-Trail
Unerwünschte Hintergrundobjekte, die sich optisch nicht wesentlich von einer Mikroorganismen-Kolonie unterschieden, oder Beschriftungen durch den Nutzer werden nicht mitgezählt. Möglich ist dies etwa durch eine Analyse vor und nach der Inkubation. Die Software ermittelt die Zahl der Kolonien dann durch Differenzbildung der beiden Aufnahmen. „Auch bei zusammenhängenden Kolonien oder wenn sehr viele beziehungsweise unterschiedlich große Kolonien in einer Probe enthalten sind, kann dank der hochauflösenden CCD-Kamera problemlos innerhalb von einer bis fünf Sekunden eine Analyse erstellt werden“, versichert Reck. Um eine Aufnahme genauer zu untersuchen, kann das Bild herangezoomt und über einen integrierten Drucker in Fotoqualität ausgegeben werden. Da die Bilder in allen gängigen Formaten, wie jpg, bmp oder tif, gespeichert werden können, sind die Aufnahmen auch später jederzeit abrufbar.

Der gesamte Bearbeitungsprozess wird außerdem automatisch dokumentiert, damit die Ergebnisse etwa bei Rückfragen des Kunden erneut überprüft werden können. Dazu überwacht das Gerät die Benutzer und protokolliert ihre Aktivitäten in einem Audit-Trail. Die „History“ zeichnet zu diesem Zweck alles auf, was an einer Platte durchgeführt wurde, zum Beispiel welches Zählverfahren angewandt, welche Beleuchtung und welche Kameraeinstellungen gewählt und welche manuellen Nachbearbeitungen vorgenommen wurden. „Diese Tools bieten einen enormen Vorteil gegenüber der bisherigen Praxis, da die Platten normalerweise zeitnah fachgerecht entsorgt und dementsprechend nicht erneut ausgewertet werden können“, so Hamann.

Bild 3: "Auch wenn Kolonien zusammenhängen oder sehr viele beziehungsweise unterschiedlich große Kolonien in einer Probe enthalten sind, können diese problemlos in ein bis fünf Sekunden analysiert werden", erklärt Michael Reck, Abteilungsleiter Labortechnik bei AID.

Trennung positiver und negativer Proben
Nach Abschluss der Analyse wird der Deckel wieder aufgesetzt und die Platte in einem der sechs Hotels abgelegt. Gemäß eines vom Nutzer festgelegten Schwellenwertes kann der Colony Counter als einziges Gerät dieser Art auch eine physikalische Trennung zwischen positiven und negativen Ergebnissen vornehmen. In diesem Fall vermerkt die Software die genaue Position der jeweiligen Platte.

Außerdem können alle Parameter automatisch in Datenbanken, Excel oder zurück in das laborinterne Informationssystem exportiert werden, wobei sich die Ansicht beziehungsweise der Report, ausgehend von der Basisversion, an die speziellen Bedürfnisse des Kunden anpassen lässt.

Aktuell arbeitet AID an der Entwicklung eines speziellen Legionellen-Counters, der noch 2015 marktreif sein soll. Da aufgrund der Gesetzeslage bezüglich Legionellen sehr viele Bestimmungen durchgeführt werden müssen, würde ein Legionellen-Colony-Counter eine enorme Erleichterung und eine deutliche Zeitersparnis bei der Überprüfung darstellen.

Alle BacSpot-Geräte erfüllen die Anforderungen nach DIN ISO 13485, FDA 21 CFR Teil 11, GLP und tragen das CE-Label.

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