Schneller quantitativer Immunassay für die parallelisierte hochsensitive Vor-Ort-Diagnostik mit maßgeschneiderten, selbstassemblierten SERS-aktiven 3D-Superstrukturen

• Antragsteller: Professor Dr. Sebastian Schlücker, seit 6/2014
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 233292184

Die Vor-Ort-Diagnostik für die personalisierte Medizin ist auf den schnellen, quantitativen und empfindlichen Nachweis von mehreren Biomarkern angewiesen. Der gegenwärtige Goldstandard ELISA (enzyme-linked immuno-sorbent assay) zur Proteindetektion erfordert hingegen mehrere zeitintensive Waschschritte, eine Signalverstärkung über die Enzymreaktion und ist zudem auf nur ein Zielmolekül mit attomolarer Sensitivität begrenzt. Das zentrale Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung einer neuen Plattform zum schnellen und quantitativen Proteinnachweis für die parallele und hochempfindliche Vor-Ort-Diagnostik mittels oberflächenverstärkter Raman-Streuung (SERS, surface-enhanced Raman scattering). Die Kombination mit magnetischen Fängerpartikeln und einem mikrofluidischen System erlaubt die Immobilisierung der Zielmoleküle und den schnellen Nachweis ohne Waschschritte. Glasverkapselte SERS-aktive 3D-Superstrukturen mit maßgeschneiderten optischen Eigenschaften zum Einsatz als SERS-Marker werden über die Selbstassemblierung von Gold-Satelliten auf einem Gold-Nanostäbchen als Templat synthetisiert. Die Auswahl der am besten geeigneten 3D-Superstrukturen erfolgt über empirische Struktur-Aktivitäts-Beziehungen in Kombination mit Computersimulationen. Zytokine als klinisch relevante Klasse von Biomarkern werden als Modellsystem benutzt, um einen SERS-basierten waschfreien Assay in einer portablen Konfiguration für die Vor-Ort-Diagnostik zu etablieren. Anvisiert ist der schnelle und simultane Nachweis von 5 verschiedenen Zytokinen in femto- bis attomolaren Konzentrationen. Diese analytische Methode ist universell einsetzbar für den Nachweis anderer Zielmoleküle durch den einfachen Austausch der Liganden auf den magnetischen und SERS-Nanopartikeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Yuling Wang, bis 6/2014