Inhibitionsbasierte Biosensor-Arrays unter Verwendung haariger Partikel mit immobilisierten Enzymen zum Nachweis von nicht-steroidalen Entzündungshemmern (NSAR)

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Leonid Ionov; Privatdozentin Dr. Alla Synytska
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 444275765

Während der ersten Förderperiode haben wir eine neuartige Strategie für die Entwicklung elektrochemischer Biosensoren entwickelt, die auf hybriden nicht-leitfähigen und leitfähigen Kern-Schale-Partikeln basieren, die mit Polymerbürsten funktionalisiert sind und immobilisierte Enzyme enthalten. Dieser Ansatz bietet mehrere entscheidende Vorteile: (i) hohe Enzymbeladung und erhaltene Aktivität, (ii) die Möglichkeit der Enzymquantifizierung, (iii) erhöhte Empfindlichkeit und niedrige Nachweisgrenzen, (iv) effiziente Bioelektrokatalyse an der Elektrodenoberfläche und (v) vielseitige Modifizierung der Elektrodenoberfläche. Das Ziel der zweiten Förderperiode ist die Anwendung dieser Methode zur Herstellung einer Array von Biosensoren auf Inhibitionsbasis für den Nachweis von nicht-steroidalen entzündungshemmenden Medikamenten (NSAIDs). NSAIDs - wie Diclofenac, Ibuprofen und Aspirin - werden sowohl in der Human- als auch in der Veterinärmedizin in großem Umfang zur Schmerzlinderung und Entzündungsbekämpfung eingesetzt, ihr Vorkommen in Abwässern stellt jedoch aufgrund ihrer potenziellen Ökotoxizität ein erhebliches Umweltproblem dar. Um auch bei sehr niedrigen Konzentrationen nachweisen zu können, werden wir statt eines direkten Nachweises eine auf Inhibition basierende Sensorik einsetzen. Durch die Verwendung einer Vielzahl von kolloidalen Partikeln, die verschiedene Enzyme und Polymerbürsten tragen, können wir für jeden Analyten ein eigenes Hemmungsmuster - oder einen "molekularen Abdruck" - erzielen. Dies wird nicht nur den Nachweis, sondern auch die Quantifizierung einzelner NSAIDs in komplexen Gemischen ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen