Quantenpunkt-Biosensoren

Abbildung: Bunte Bioassays. Die zeit- und farbauflösende Detektion des resonanten Förster-Energietransfers (FRET) von lumineszierenden Terbiumkomplexen zu Halbleiter-Quantenpunkten ermöglicht Fünffach-Parallelassays mit sub-pikomolaren Nachweisgrenzen für alle fünf Bioanalyten (siehe Bild). Die Detektion der bis zu fünf Biomarker gelingt mit einer Empfindlichkeit, die 40- bis 240-mal besser ist als mit einem der besten etablierten Einzelanalyt-Referenzassays. [Bildquelle: Angewandte Chemie, Wiley-VCH, DOI 10.1002/ange.200906399]

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Die Entwicklung schneller und transportabler Vor-Ort-Diagnostik ist ein Forschungsgebiet von großer gesellschaftlicher und ökonomischer Bedeutung. Durch solche Tests könnten einige der diagnostischen Probleme gelöst werden, denen viele Ärzte und Krankenhäuser heutzutage gegenüberstehen. Chemiker der Universität Potsdam legen jetzt neueste Forschungsergebnisse auf diesem Gebiet vor.

Anstatt eine Blutprobe zu entnehmen, diese zu einem Zentrallabor zu schicken und auf die Ergebnisse warten zu müssen, sind Vor-Ort-Diagnosegeräte eine effektive Alternative für eine schnelle Krankheitsanalyse. Für die differenzierte Diagnose vieler Erkrankungen ist jedoch die Messung mehrerer Krankheitsmarker notwendig. Das ist mit so genannten Multiplexing-Tests möglich.

Mehrere Krankheitsmarker werden in einer Blut- oder Serumprobe simultan gemessen. Der Nachweis dieser Marker kann durch optische Messungen mit farbigen Nanokristallen (so genannte Quantenpunkte) erreicht werden. Quantenpunkte zeigen sehr viel intensivere Fluoreszenz als konventionelle Farbstoffe, was zu einer deutlich höheren Empfindlichkeit führt. Und da Quantenpunkte in unterschiedlichen Farben erhältlich sind, können Antikörper zum Nachweis verschiedener Krankheitsmarker mit verschiedenfarbigen Quantenpunkten markiert werden.

Chemikern der Universität Potsdam (Physikalische Chemie) und des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung (NanoPolyPhotonik) ist es nun gelungen, eine neue und schnelle Quantenpunkt-basierte FRET (Förster-Resonanzenergietransfer)-Technologie zu entwickeln. Möglich wird damit ein extrem empfindlicher Multiplexing-Test, der die gleichzeitige Messung mehrerer Krankheitsmarker in einer Probe mit einer extrem hohen Sensitivität, Reproduzierbarkeit und Geschwindigkeit gestattet.

Die Nachweisempfindlichkeiten des neuen Testverfahrens sind deutlich besser als bei herkömmlichen Systemen.

Die Ergebnisse dieser Forschungen wurden kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift "Angewandte Chemie" publiziert [siehe unten].

Die Potsdamer Wissenschaftler wollen diese Multiplexingtests in der Krebs- und Alzheimer-Frühdiagnostik zur Anwendung bringen. Dafür haben sie in einem von der Europäischen Union finanzierten Projekt mit internationalen Partnern aus Wissenschaft und Industrie bereits einen wichtigen Grundstein gelegt (POC4life-Projekt) und wollen dies nun in einem weiteren EU-Projekt für die Anwendung optimieren und etablieren.

Daniel Geißler, Dr. Loic J. Charbonniere, Dr. Raymond F. Ziessel, Dr. Nathaniel G. Butlin, Prof. Dr. Hans-Gerd Löhmannsröben, Dr. Niko Hildebrandt:
Quantenpunkt-Biosensoren für hochempfindliche Multiplexdiagnostik.
In: Angewandte Chemie; Volume 122 Issue 8, Pages 1438 - 1443, Online Veröffentlichung vom 27. Januar 2010, DOI 10.1002/ange.200906399

Quelle: Universität Potsdam

Aktualisiert am 12.03.2010.

Permalink: https://www.internetchemie.info/news/2010/mar10/quantenpunkt-biosensoren.php