Einsatz eines neuartigen Cyaninfarbstoffs zur Entwicklung immunoptischer Evaneszentfeldsensoren

Abstract

Fluoreszenzfarbstoffe werden erfolgreich zur Markierung von Enzymen, Antikörpern und Nukleinsäuren zum Einsatz in Immunoassays, der Fluoreszenzmikroskopie und zur Sequenzierung eingesetzt. Besondere Bedeutung haben Fluorophore mit Anregungswellenlängen im nahen infraroten Bereich des Lichtspektrums, sog. NIR-Fluorophore, erlangt, die eine sensitive Messung biologischer Proben mit geringer Hintergrundfluoreszenz ermöglichen. Eine breite Anwendung dieser Farbstoffe, vor allem in der Sensorik, wurde durch die Entwicklung kostengünstiger langwellig emittierender Laserdioden im Wellenlängenbereich von 630 bis 830 nm möglich. Durch eine restriktive Lizenzpolitik der Marktführer besteht nach wie vor ein großer Bedarf an (alternativen) leistungsfähigen Fluorophoren, die sich zu vertretbaren Preisen in die Entwicklung kommerzieller Sensorsysteme integrieren lassen. Vor diesem Hintergrund wurde ein von der Firma FEW Chemicals GmbH in Wolfen entwickelter Cyaninfarbstoff (Abb. 1) als vielversprechende Alternative zu Cy-5Ô zur Entwicklung eines fluoreszenzoptischen Immunsensors herangezogen. Der neuartige Farbstoff zeichnet sich durch eine Methylgruppe in Meso-position der Polymethinkette aus, die zu einer reduzierten Aggregationsneigung des Farbstoffs führt. Dadurch wird die Gefahr des „Overlabeling“, welches sich bei herkömmlichen Cyaninfarbstoffen in einer Reduzierung der resultierenden Fluoreszenz von bis zu 75 % äußert, deutlich reduziert. Das entwickelte Messsystem verbindet die Vorteile des Teststreifens (dip stick), d.h. niedriger Preis und einfachste Durchführung, mit der hohen Empfindlichkeit und Quantifizierung der aufwendigeren Verfahren wie, z.B. ELISA oder Laborautomaten. Das patentierte Sensorkonzept erlaubt eine Einzelsensorentwicklung ebenso wie die Umsetzung von Multianalytsensoren, beide auf der Basis von Einmalsensoren. Mit dem Sensor wurde eine Nachweisgrenze von 5 ng/ml hCG und eine linearer Bereich bis 250 ng/ml hCG erreicht.