1.  Vergleich von Methoden zur spektralen Korrektur bei Fluoreszenzmessverfahren.
2. Untersuchung der Messunsicherheiten fluoreszenzbasierter Messverfahren.
3. Bestimmung der Messunsicherheiten biologischer Assays (ELISA), die sich aus dem biochemischen Analyseverfahren und der für die Analyse eingesetzten instrumentellen Technik ergeben.

 Die Biotechnologie, als eine der Schlüsseltechnologien unserer Zeit, ist geprägt von zeitnahem Transfer von Forschungsergebnissen in kommerzielle Produkte. Im Umfeld der Life Sciences besteht ein wachsender Bedarf an optischen Messmethoden z. B. bei Bestimmung von kleinen Stoffmengen mittels immunologischer Assays. Sehr verbreitet in der klinischen Chemie sind z.B. immunologische  Verfahren wegen ihrer hohen Sensitivität und Spezifität. Speziell fluoreszenzbasierte ELISA werden bereits häufig in der Routinediagnose eingesetzt. Ihre Bedeutung wird durch die In den Richtlinien der deutschen Ärztekammer (RILIBÄK) aufgenommene Anzahl an Immunoassays unterstrichen. Diese Verfahren werden vielfach eingesetzt, obwohl relativ große Messunsicherheiten auftreten können, die sich aus unterschiedlichen Beiträgen zusammensetzen.

Aufgabe der PTB ist es, Voraussetzungen für die Eingrenzung der Messunsicherheiten und der Bewertung der Verfahren zu erarbeiten und damit die Grundlagen für zuverlässige und vergleichbare Messungen zu schaffen.

 Gemeinsam mit anderen nationalen Metrologieinstituten und der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) wurden Untersuchungen zur Fluoreszenzspektroskopie durchgeführt. Ziel dieser Studien zur spektralen Korrektur bei Fluoreszenzmessverfahren war der Vergleich von chemischen Fluoreszenzstandards mit  physikalisch rückgeführten Standards. Es konnte gezeigt werden, dass beide Korrekturverfahren konsistente Ergebnisse liefern.

Im Rahmen einer CCQM-Pilotstudie (CCQM-P58 "Fluorescence Measurements for the Life Sciences" ) wurden unter Leitung des NPL und NIST Messungen an Vergleichslösungen und einem ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) (Abb.) durchgeführt. Die Auswertung der Messungen sollte zeigen, welchen Einfluss die Prozessführung und die Messunsicherheit des eingesetzten Nachweissystems (Platereader oder Imaging-System) auf die resultierende Messunsicherheit haben. Eine aus metrologischer Sicht besondere Herausforderung stellt hierbei die Vielzahl von Einflußgrößen dar, die zudem  hinsichtlich ihres Beitrages zur Messunsicherheit  zum Teil nur schwer zu quantifizieren sind.
Bei der Untersuchung der Messunsicherheit der Detektion von Fluorophoren in einem bildgebenden System bzw. einem kommerziell erhältlichen scannenden Platereader wurden vergleichbare Werte für die Messunsicherheit und die Nachweisempfindlichkeit der Detektion des eingesetzten Fluoreszenzfarbstoffes ermittelt. Es konnte gezeigt werden, dass die Messunsicherheiten zu einem wesentlichen Anteil durch die Prozessierung des ELISAs, wie z.B. Variationen der unspezifischen Bindung von Antikörpern an die Plattenoberfläche, bei der Pipettierung und den Waschschritten, bestimmt werden.
Zusammen mit der AG 8.42 werden  Lösungsvorschläge für die Abschätzung der Messunsicherheit insbesondere bei kleinen Probenzahlen erarbeitet, die bei der Versuchsplanung einer Studie zur Bestimmung des Troponins zur Anwendung kommen sollen.

 Abb. 1: Fluoreszenabbildung einer mit einem ELISA befüllten 96-well Multiwellplatte. Die rotumrandeten Wells enthalten  Lösungen bekannter Konzentrationen und die blauumrandeten die Lösungen mit unbekannten Konzentrationen. Die gelbumrandeten Wells enthalten verschiedenartige Kontrolllösung

1.  U.Resch-Genger, K.Hoffmann, W.Nietfeld, J.Neukammer, R.Nitschke, B.Ebert, R.Macdonald:
   How to improve Quality Assurance in Fluorometry Fluorescence-Inherent Sources of Error and Suited Fluorescence Standards,
   Journal of Fluorescence, Vol. 15, No.3, Mai 2005, Seiten 347-373
   
   
2. J.E. Noble, L.Wang, E. Cerasoli, A.E. Knight, R.A. Porter, E. Gray, C. Howe, E. Hannes, P. Corbisier, J. Wang, L.Wu, I. Alteri, M. Patriarca, A. Hoffman, U. Resch-Genger, B. Ebert, J. Voigt, Y. Shigeri, M. Vonsky, L. Konopelko, A. K. Gaigalas, M.J.A. Bailey:
   An international comparability study to determine the sources of uncertainty associated with a non- competetive sandwich fluorescent ELISA,
   J. of clinical chemistry & laboratory medicine , Vol. 46, No.7 7/2008, S. 1033-1045
   
   
3. J.Voigt, B.Ebert, A.Hoffman,  R.Macdonald:
   Validierung eines „Fluorescent Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay“ (ELISA),
   PTB Mitteilungen, 4/2008

• Dr. U. Resch-Genger, Bioanalytics-Division,
  Department I: “Analytical Chemistry; Reference Materials”,
  Federal Institute for Materials Research and Testing, Berlin, Germany
  
  
• Dr. L. Wang, Bioassay Methods, Biochemical Science Division,
  Chemical Science and Technology Laboratory,
  National Institute of Standards and Technology (NIST), USA
  
  
• Biotechnology Group, National Physical Laboratory (NPL), UK