Molekular geprägte Nanopartikel als biomimetisches Erkennungselement in der optischen Sensorik

Abstract

Um Selektivität in einem Sensor zu erhalten, braucht man Erkennungselemente, die möglichst spezifisch und selektiv mit einem bestimmten Analyten wechselwirken. Als sehr spezifische und selektive Erkennungselemente werden in Sensoren hauptsächlich Antikörper, Peptide oder auch DNA eingesetzt. Diese Biomoleküle sind allerdings nur wenig robust gegenüber widrigen Bedingungen, wie z.B. dem Einsatz bei extremen pH-Werten. Eine vielversprechende Alternative zu solchen Biomolekülen als Erkennungselement stellen molekular geprägte Polymere (MIPs) dar, die Selektivität und Robustheit in sich vereinen. Diese Polymere werden bei ihrer Herstellung durch molekulares Prägen so modifiziert, dass spezifische Bindungskavitäten für den gewünschten Analyten entstehen. Durch diesen Prägeprozess erhält man selektive Erkennungselemente, die zusätzlich auch eine hohe Stabilität gegenüber widrigen Bedingungen besitzen. Erste Arbeiten, die den Einsatz solcher Erkennungselemente in Sensoren beschreiben, nutzten MIPs in Form von Schichten auf der Sensoroberfläche. Diese hatten allerdings nur wenigen gut zugängliche Bindungsstellen, was zu langen Sensoransprechzeiten und zu einer schlechten Regenerierbarkeit führte.

In dieser Arbeit wird nun beleuchtet, inwiefern durch die Verwendung von molekular geprägten Nanopartikeln diesen Nachteilen entgegengetreten werden kann, wie stabil und selektiv diese als Erkennungselement in einem Sensor sind und was für Nachweis- und Bestimmungsgrenzen sich hierbei erreichen lassen. Des Weiteren wird im Vortrag der Prozess der molekularen Erkennung der MIPs näher beleuchtet. Durch die Bestimmung kinetischer und thermodynamischer Daten der Wechselwirkung können tiefere Einblicke in die ablaufenden molekularen Wechselwirkungen erhalten werden und basierend darauf, ein Modell für den Prozess der molekularen Erkennung postuliert werden.