Entwicklung und Charakterisierung einer portablen Biosensorplattform zur markierungsfreien Multi-Analyt-Bestimmung

Abstract

Der Einsatz von Biosensoren hat in Bereichen der Lebensmittelsicherheit, Umweltanalytik und medizinischen Diagnostik in den letzten Jahren vermehrt zugenommen. Aufgrund ihrer hohen Selektivität erlauben sie eine spezifische Detektion von mehreren Analyten aus einer komplexen Probenmatrix und können somit eine wertvolle Alternative zur instrumentellen Analytik darstellen. In dieser Arbeit wurde eine direkt optische Biosensorplattform für den Einsatz in der Veterinärdiagnostik entwickelt. Der Forschungsansatz bestand darin, die biomolekulare Wechselwirkung bei nur einer Wellenlänge zu beobachten, sodass als Lichtquelle eine LED und zur Detektion eine Photodiode verwendet werden kann (1-lambda-Reflektometrie). Im Fokus stand dabei die Realisierung eines portablen und kostengünstigen Messaufbaus, welcher direkt am Ort des Geschehens eingesetzt werden kann (z.B. Schlachthof, Kleintierpraxis) und dabei den qualitativen und quantitativen Nachweis mehrerer Analyte aus einer Probe ermöglicht. Für die Umsetzung dieses Vorhabens wurden zwei Immunoassays unter Verwendung der 1 lambda-Reflektometrie entwickelt: Ein Assay für den Nachweis von Salmonelleninfektionen, der andere Assay für die Detektion des Entzündungsmarkers C reaktives Protein. Durch die Wahl eines geeigneten Transduceraufbaus in Kombination mit einer zur Analytdetektion geeigneten Wellenlänge führte bei beiden Assays ein jeweils direktes Assayformat zu ausreichend niedrigen Nachweisgrenzen. Dies ermöglichte es, auf Markierungsreagenzien bzw. Detektionsantikörper vollständig zu verzichten, sodass im Vergleich zu anderen immunanalytischen Nachweismethoden (z.B. ELISA) durch die Anwendung der 1 lambda-Reflektometrie relativ geringe Kosten pro Test und schnelle Analyseergebnisse erzielt werden konnten. Für die ortsaufgelöste Detektion an mehreren Positionen eines Transducers (Multi-Analyt-Bestimmung) wurde durch die Kombination der 1 lambda Reflektometrie mit einem beweglichen x y Positioniertisch untersucht, ob unter Verwendung dieses neuen Messaufbaus ein ausreichend empfindlicher und selektiver Nachweis mehrerer Analyte aus einer komplexen Probenmatrix gewährleistet werden kann. Hierfür wurden abschließend Realseren aus Hühnern und Schweinen auf Antikörper gegen unterschiedliche Salmonellensubtypen getestet.