Bioanalytik vor Ort mit elektrischen Biochips

Die Analytik biologischer Moleküle basiert oft auf dem von der Natur übernommenen hochselektiven "Schloß-Schlüssel-Prinzip" der Bindung strukturell komplementärer Moleküle. Man nennt dieses Affinitätsbindung und findet sehr viele Beispiele. Bestens bekannt sind die Paarungen in der Doppelhelix der Nukleinsäuren, oder die von lebenden Organismen erzeugten Antikörper zur Immunabwehr oder bei der Auslösung von Allergien. Auch der spezifische Angriff infektiöser Erreger oder die Wirkung biologischer Gifte beruhen auf diesem Prinzip.

In den vergangenen Jahren sind zahlreiche mit Biosensoren arbeitende Messverfahren für die Analytik von biologischen Molekülen entwickelt worden. Biosensoren sind Messfühler bestehend aus affinitätsbindenden Biomolekülen, den sogenannten Fängern, und einem Signalwandler. Sie haben eine weite Verbreitung gefunden. Die verwendeten Fängermoleküle sind in der Lage, Analyte aus komplexen Stoffgemischen selektiv zu binden und aufgrund der biochemischen Komplexbindung ein Signal in Abhängigkeit von der Konzentration des Stoffes auszugeben. Die Detektion kann optisch oder elektrisch erfolgen.

Bei optischen Methoden werden für die empfindliche Messungen meist größere und stationäre Systeme benötigt. Diese Technik ist weit verbreitet und wird standardmäßig in den Laboratorien eingesetzt. Die elektrische Detektion wird bisher auf Grund technisch und technologisch sehr anspruchsvoller Signalwandler und Elektronik weniger benutzt. Sie bietet aber den Vorteil, dass die Detektion z.B. elektrochemisch über Redoxreaktionen direkt am Ort der Bindungsreaktion gemessen werden kann und nicht der Umweg über eine optische Wandlung gegangen werden muss. Durch den Verzicht auf optische Komponenten können zudem Kosten eingespart werden und es ist technologisch einfacher zu miniaturisieren und Kosten zu reduzieren. Daher ist die elektrische Biochiptechnologie besonders für den portablen Einsatz für die Analytik vor Ort und eine individuelle Nutzung geeignet.

Quelle: Aktuelle Wochenschau