Biologische Erkennungselemente in elektrochemischen Biosensoren - eine Übersicht

Abstract

Bereits Anfang der sechziger Jahre wurde erstmals das Prinzip von Enzymelektroden als Anordnung von Enzymen direkt auf einen Messfühler patentiert. Leland C. Clark Jr. beschrieb eine Enzymelektrode zur Bestimmung von Blutzucker, bei der Glucoseoxidase mit einer semipermeablen Membran vor einer Sauerstoffelektrode fixiert wurde. Seit dieser Zeit ist eine große Zahl von Enzymen verwendet worden. Aber auch andere Biokomponenten, wie Organellen, intakte Zellen, Antikörper und Rezeptoren werden als Erkennungselemente eingesetzt. Diese traditionell verwendeten Erkennungssysteme werden in neuerer Zeit durch Nukleinsäuren, synthetische und semisynthetische (biomimetische) Erkennungssubstanzen erweitert. Hier sind besonders DNA , RNA, PNA, Synzyme und ‚Molecular Imprints’ zu nennen. Durch Nutzung des Protein-Engineering werden gezielt veränderte Proteine, Antikörper und Enzyme erhalten. Die Erzeugung von optimalen Bindungsmolekülen auf Aminosäure-und Nukleinsäurebasis wird durch Kombination von Synthese großer kombinatorischer Peptid- und RNA-Bibliotheken, Selektion nach Bindungsstärke zum Analyten und enzymatischer Verstärkung realisiert. Der Nachweis der biospezifischen Erkennung erfolgt mit vorwiegend mit optischen und elektrochemischen Transduktoren. Im vorliegenden Beitrag werden Biomoleküle in ihrer Kombination mit amperometrischen Elektroden beschrieben.