Anwendungen neuer diodenlaserkompatibler Fluoreszenzmarker in der Bioanalytik

Abstract

Fluoreszenzmarker werden bereits heute in der Bioanalytik und medizinischen Diagnostik in vielfältiger Weise eingesetzt. So basiert beispielsweise die Detektion in der Flow-Cytometrie ausschließlich auf laserinduzierter Fluoreszenz. Im Bereich der Hochdurchsatz-Analytik im Mikrotiterplattenformat und auf modernen DNA- bzw. Protein-Chips sind Fluoreszenzmarker nahezu ubiquitär einsetzbar. Die an solche Marker vom Anwender gestellten Anforderungen sind vielfältig und reichen von hoher Quantenausbeute und photochemischer Stabilität über spezifische Reaktivität zu Biomolekülen bis zu Eigenschaften wie kontrollierbarem Stokes-Shift und Umgebungssensitivität des Fluorophors. Als Anregungslichtquellen kommen gegenwärtig immer öfter Diodenlaser zum Einsatz. Diodenlaser sind preiswert und liefern bei geringer Leistungsaufnahme eine monochromatische und intensive Emission im Bereich oberhalb von 630 nm, also im roten und nahen infraroten (NIR-) Spektralbereich. Dort sind sowohl Autofluoreszenz von biologischem Material als auch Lichtstreuung gegenüber kürzeren Wellenlängen stark reduziert. So ist ein sehr gutes Signal/Rausch-Verhältnis erreichbar, das die Detektion immer geringer werdender Mengen von nachzuweisenden Analyten ermöglicht. Die von uns entwickelten und vorgestellten Fluoreszenzmarker sind für die Anregung mit dem He/Ne-Laser (633 nm) und Diodenlasern optimiert. Durch die Verwendung von bisher nicht bei Fluoreszenzlabeln bekannten terminalen Heterocyclen aus der Gruppe der Benzopyrane sind Farbstoffe zugänglich, die mit ihrem Absorptionsmaximum exakt die Emission der erwähnten Laser matchen. Die Chromophore sind mit den in der Bioanalytik üblichen reaktiven Gruppen wie NHS-Estern, Maleimiden und Phosphoramiditen modifizierbar. Insbesondere unsere NHS-Ester zeichnen sich durch eine hohe Kopplungseffizienz aus, so daß bei Biomolekülen mit mehreren Bindestellen wie Proteinen ein gut reproduzierbares Farbstoff / Protein (D/P) Verhältnis einstellbar ist.