Axonlab - Gramfärbung und der ColorAX2
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Gramfärbung und der ColorAX2

  • timer  6 Minuten Lesedauer
  • 02. August 2021
  • Geschrieben von Daniel Ritz
  • Mikrobiologie

Was ist eigentlich eine Gramfärbung?

Am Anfang fast jeder bakteriologischen Untersuchung steht die Gramfärbung. Dabei ist egal, ob es sich um einen Abstrich, eine Wundflüssigkeit oder einer Blutkulturprobe handelt.

Warum ist eine Gramfärbung wichtig und was sagt diese aus?

Bakterien können nach der Zusammensetzung ihrer Zellwand in zwei Gruppen eingeteilt werden. Bei der Gramfärbung werden die Bakterien mit dem Farbstoff Kristallviolett angefärbt. Geben die Bakterien diesen Farbstoff mit Ethanol wieder ab, nennt man sie gramnegativ. Bakterien, die den Farbstoff mit Ethanol nicht wieder abgeben, nennt man grampositiv. Ihre Zellwand enthält das Makromolekül Murein, welches verhindert, dass das Kristallviolett wieder ausgewaschen werden kann. Aber der Reihe nach: Zunächst benötigt man ein Präparat, das heisst die Bakterien müssen auf einem Objektträger ausgebracht werden. Hierzu kann man Originalmaterial (z. B. aus Abstrichen direkt) oder Kulturmaterial (aus einer Probe im Labor angezüchtete Bakterien) verwenden.

Gram Präparat
Gram Präparat


Dann kann die Färbung beginnen: Im ersten Schritt werden die Präparate mit dem basischen Farbstoff Kristallviolett und Phenol überschichtet. Nach einer kurzen Einwirkzeit wird im zweiten Schritt das Präparat mit Lugolscher Lösung überschichtet. Diese besteht auf Iod und Kaliumiodid und dient der Komplexierung: Der Farbstoff verdichtet sich. Im nächsten Schritt folgt die Entfärbung mittels Ethanol. Einige Bakterien verlieren nun den Farbstoff wieder – dieser wird regelrecht ausgewaschen – andere jedoch bleiben gefärbt. Als letzter Schritt folgt die Gegenfärbung. Hierzu verwendet man einen anderen Farbstoff: Fuchsin (rot) oder Safranin (orange). Alle Bakterien, die beim vorherigen Schritt entfärbt wurden, werden nun wieder mit einer anderen Farbe angefärbt. Am Ende der Färbung kann man das Präparat im Mikroskop begutachten: grampositive Barrieren erscheinen violett-blau, gramnegative rot/orange.

Ablauf Gramfärbung

Alle Bakterien enthalten das Makromolekül Murein in ihrer Zellwand. Bei grampositiven Bakterien ist diese Schicht aber viel dicker. Damit kann der Farbstoff Kristallviolett nach der Komplexierung die Zellwand nicht mehr durchdringen und kann somit mit Ethanol nicht wieder ausgewaschen werden. Bei gramnegativen Bakterien ist die Murein-Schicht viel dünner, das Kristallviolett kann also auch nach der Komplexierung wieder ausgewaschen werden. Die Gegenfärbung erleichtert die Bewertung unter dem Mikroskop.

Warum ist das aber überhaupt wichtig?

Neben der Einordnung der Bakterien können grampositive und gramnegative Bakterien nur mit unterschiedlichen Antibiotikaklassen behandelt werden. Der Wirkmechanismus vieler Antibiotika beruht u.a. auf einer Hemmung der bakteriellen Zellwandsynthese, welche entsprechend unterschiedlich ist. Gemeinsam mit der Morphologie, also der Form der Bakterien unter dem Mikroskop, und der Lokalisation der Infektion kann die Färbung eine Vorabdiagnose und Behandlung deutlich eingrenzen – und das deutlich schneller und günstiger als moderne molekularbiologische Methoden. Daher ist die Gramfärbung auch heute noch ein grundlegender Pfeiler der mikrobiologischen Diagnostik.

Wie wird die Färbung durchgeführt?

Im einfachsten Fall wird die Färbung händisch durchgeführt. Dazu werden die Objektträger einfach nacheinander in die unterschiedlichen Lösungen getaucht und verweilen dort jeweils eine kurze Zeit. Dabei ist die genaue Zeit und das Handling entscheidend; kleine Abweichungen können das Färbeergebnis stark beeinflussen. Um auch den Qualitätsansprüchen unter hohem Durchsatz gerecht zu werden, gibt es Färbeautomaten, die die Präparate selbstständig und gleichbleibend färben ohne Personal zu binden. Die Präparate werden trotzdem meist manuell hergestellt, können aber auch von einem großen Ausstreichautomaten (beispielsweise der PreLUD von i2a) angefertigt werden.

Überraschenderweise ist der Markt an Herstellern für Färbeautomaten recht überschaubar. Das am häufigsten anzutreffende System basiert darauf, dass die Reagenzien auf die Präparate gesprüht werden. Der Vorteil ist ein hoher Durchsatz; der Nachteil sind häufige und aufwendige Wartungen, da die Düsen durch die Farbstoffe schnell verstopfen. Um diesem und anderen Problemen gängiger Systeme zu begegnen, hat Axonlab ein eigenes Färbegerät entwickelt, welches es nun schon in der 2. Generation gibt: Der ColorAX2.

Der Gramfärbeautomat ColorAX2

Beim ColorAX2 wird eine kompakte Bauweise, hohe Färbequalität und niedriger Reagenzienverbrauch miteinander kombiniert. Das Gerät hat 10 eigenständige Färbekammern, die auch mit unterschiedlichen Färbezeiten/-protokollen parallel betrieben werden können. In jeder Kammer werden die Objektträger senkrecht mittels Gummidichtung eingespannt und die Reagenzien laufen von oben nach unten über das Präparat. Dadurch wird sehr wenig Reagenz verbraucht. Als Nebeneffekt wird eine Beschriftung oder ein Barcode am oberen Rand des Präparates nicht mitgefärbt, so wie es bei allen anderen Systeme üblich ist.

ColorAX2
 ColorAX2


Damit bietet Axonlab ein hochwertiges Gerät mit Alleinstellungsmerkmal im Programm und kann einen kleinen Beitrag zur schnellen und sicheren mikrobiologischen Diagnostik liefern.