Lipidische flüssigkristalline Phasen : Neue Konzepte zur Immobilisierung von Enzymen und Membranproteinen für biosensorische Anwendungen

Abstract

Eine elegante und erst in den letzten Jahren intensiv untersuchte Möglichkeit zur Immobilisierung von Biomolekülen ist die Verwendung lipidischer flüssigkristalliner Phasen. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass die Lipidmoleküle in einer membranähnlichen Anordnung vorliegen und in dieser frei beweglich sind. In der räumlichen Anordnung gibt es, ähnlich wie in einem Kristall, sich wiederholende Strukturen. Flüssigkristalle sind thermodynamisch stabil und wurden zuerst durch Luzatti et al. beschrieben. Bekanntestes Beispiel ist synthetisch hergestelltes 1-rac-Monoolein. Diese Substanz bildet eine kubische bikontinuierliche lipidisch flüssigkristalline Phase mit definierten Eigenschaften. Die Stabilisierung der Biomoleküle erfolgt durch Einlagerung in diese lipidisch flüssigkristallinen Strukturen. Sie bilden ein hoch-viskoses optisch transparentes stabiles Zweiphasensystem, bestehend aus dem immobilisierten Biomolekül und der wässrigen Lösung, in der die Analsten gelöst sind. Die Flüssigkristalle lassen sich vorteilhaft als dünne Schicht auf diverse Oberflächenmaterialien auftragen, z.B. auf optischen oder elektrischen Sensoren. Bislang sind die Einsatzmöglichkeiten allerdings beschränkt, da nur wenige Systeme zur Verfügung stehen, die darüber hinaus für den technischen Einsatz zu kostenintensiv sind. Wir berichten hier über eine neue innovative Möglichkeit, lipidische flüssigkristalline Phasen zu bilden und für Biosensoren einzusetzen. Die für die Immobilisierung verwendeten Monoglyceride werden durch alkalische Alkoholyse aus Pflanzenölen gewonnen. Sie stellen ein Gemisch von Monoglyceriden unterschiedlicher Kettenlänge dar, deren Zusammensetzung vom Pflanzenöl bestimmt wird. Durch die gezielte Zusammenstellung der Ausgangsmaterialien können die Matrixeigenschaften hinsichtlich der Wechselwirkung mit den Biomolekülen optimiert werden.