NanoBioPore (FKZ 13N8606) und NanoBioPore_Plus (FKZ 13N9422)
gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Hochsensitive elektrochemische Sensoren basierend auf Nanopartikellithographie und Redoxcycling für Anwendungen in Diagnostik und Wirkstofffindung
NanoBioPore ist eine innovative Technologieplattform für elektrochemische Assays. Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Evaluierung von Rezeptor-Ligand-Bindungs-Assays für den sensitiven Nachweis von Proteinen und DNA.
Im Projekt NanoBioPore wurden die Grundlagen für hochsensitive elektrochemische Sensoren basierend auf Nanopartikellithographie und Redoxcycling gelegt. Im Folgeprojekt NanoBioPore_Plus soll die industrielle Herstellbarkeit solcher Sensoren und deren Tauglichkeit für Anwendungen in der medizinischen Diagnostik gezeigt werden.
Partner/Beteiligte (Unterauftragnehmer)
MEAS Deutschland GmbH – HL Planartechnik, Dr. M. Kaczor
Mikrogen GmbH, Dr. M. Motz
Qiagen GmbH, Dr. A. Lukas
Evotec AG, Dr. R. Günther
NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut an der Universität Tübingen, Dr. M. Stelzle
Universität Heidelberg, Biophysikalische Chemie, Prof. Dr. J. P. Spatz,
Ruhr Universität Bochum, AG Analytische Chemie, Prof. Dr. W. Schuhmann
FRIZ Biochem G. f. Bioanalytik mbH, Dr. G. Hartwich
Multi Channel Systems MCS GmbH, K.-H. Boven
(a) (b) (c) (d)
Abb. 1: Schematische Darstellung der Detektionstechnologie
(a) Dipstick mit Elektrodenarray für bis zu 32 Analyte, (b) Elektronenmikroskopische Aufnahme der Nanoporen einer Elektrode (Ausschnitt, top-view), (c) Schematische Darstellung einer Nanopore, (d) Detektionsprinzip am Beispiel eines Antikörpernachweises.
Das NanoBioPore Detektionsprinzip der doppelten Verstärkung
Die NanoBioPore-Technologie verknüpft einen enzymatischen Verstärkungsmechanismus mit einem elektrochemischen, um eine möglichst hohe Sensitivität zu erreichen (vgl. Abb. 1(d)): Eine geeignete Sonde, z.B. ein Epstein-Barr-Virus (EBV)- Antigen wird an die unteren Elektrodenringe (Detetektorelektrode) der Nanoporen einer Teststelle gebunden. Zur Assayführung wird mit einem Serum, das Antikörper spezifisch für das EBV-Virus enthält, inkubiert, gewaschen und anschließend mit einen Anti-Human-IgG, das kovalent mit einer alkalischer Phosphatase (AP) derivatisiert ist, behandelt. Anti-Human-IgG bindet an den spezifischen Serumantikörper. Durch Zugabe von elektrochemisch inaktivem para-Aminophenylphosphat (pAPP), dem Substrat der AP, wird para-Aminophenol (pAP) gebildet, das an der Detektorelektrode oxidiert werden kann. Durch Reduktion dieses oxidierten pAP an der (oberen) Recycle-Elektrode einer Nanopore wird pAP zur weiteren Reaktion an der Detektorelektrode regeneriert.
Anwendungen
HPV Diagnostik auf DNA-, mRNA-, Protein-Ebene (HPV = Humanes Papilloma Virus)
EBV Diagnostik auf Protein-Ebene (EBV = Epstein-Barr-Virus)
Pathogen Diagnostik auf RNA-Ebene
Kontakt
Dr. Gerhard Hartwich, Geschäftsführung
FRIZ Biochem Gesellschaft für Bioanalytik mbh
Floriansbogen 2-4
82061 Neuried
Tel. +49 (0) 89 72 44 09-0
Fax +49 (0) 89 72 44 09-10
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