Nanopartikel-Immunassay mit elektrochemischer Detektion
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Projekts „NISED - A Nanoparticle Immunoassay based on Single-entity Electrochemical Detection“ wurde eine neuartige elektrochemische Sensorplattform entwickelt, die auf der Detektion einzelner Nanopartikel basiert. Der Schwerpunkt lag auf der Untersuchung eines kompetitiven Bindungstests mit funktionalisierten Silbernanopartikeln in einem Lateral-Flow-Format. Bei diesem Ansatz dienten Target-funktionalisierte Nanopartikel als redox-aktive Marker. Nach kompetitiver Bindung auf funktionalisierten Beads mit freiem Analyten wurden die überschüssigen Nanopartikel elektrochemisch nachgewiesen. Darüber hinaus wurde im Rahmen des Projekts ein Biosensorkonzept durch die Integration eines Enzym-basierten Ansatz realisiert. Durch Ausnutzung der kollateralen Spaltungsaktivität von Cas12a konnten DNA-modifizierte Silbernanopartikel selektiv freigesetzt und durch elektrochemische Detektion nachgewiesen werden. Diese Strategie ermöglicht einen „digitalen“ Nachweis von Nukleinsäuren mit hoher Spezifität und niedrigen Nachweisgrenzen. Im Rahmen des Projekts wurden auch die Auswirkungen der Oberflächenchemie von Nanopartikeln auf die Redoxaktivität und die Signaltransduktion eingehend untersucht. Insbesondere wurde der Einfluss der Liganden und der terminalen funktionellen Gruppen auf die Elektronentransferkinetik und die Detektionseffizienz analysiert. Parallel dazu wurden innovative Mikroelektroden-Arrays entwickelt, die mit skalierbaren Herstellungsmethoden, einschließlich Druck und Laserablation, hergestellt wurden. Diese Strukturen ermöglichten empfindliche und ortsaufgelöste Messungen der Freisetzung von Nanopartikeln in mikrofluidischen Systemen. Zu den im Rahmen des Projekts entwickelten Technologien gehören neue elektrodenbasierte Mikrosensorsysteme, fortschrittliche Funktionalisierung von Nanopartikeln und Nanopartikeldetektionsverfahren. Das Projekt kombiniert erfolgreich die Entwicklung von Sensorsystemen und die Elektrochemie mit einfacher Wirkung und trägt zur Weiterentwicklung digitaler Biosensortechnologien für künftige Point-of-Care-Diagnostik bei.
Link zum Abschlussbericht
https://mediatum.ub.tum.de/1832043
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Prototype Digital Lateral Flow Sensor Using Impact Electrochemistry in a Competitive Binding Assay. ACS Sensors, 7(7), 1967-1976.
Weiß, Lennart J. K.; Rinklin, Philipp; Thakur, Bhawana; Music, Emir; Url, Heike; Kopic, Inola; Hoven, Darius; Banzet, Marko; von Trotha, Tassilo; Mayer, Dirk & Wolfrum, Bernhard
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Inkjet-printed 3D micro-ring-electrode arrays for amperometric nanoparticle detection. Nanoscale, 15(8), 4006-4013.
Peng, Hu; Grob, Leroy; Weiß, Lennart Jakob Konstantin; Hiendlmeier, Lukas; Music, Emir; Kopic, Inola; F. Teshima, Tetsuhiko; Rinklin, Philipp & Wolfrum, Bernhard
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Low‐Cost, On‐Site, Nano‐Impact Detection of Silver Nanoparticles via Laser‐Ablated Screen‐Printed Microelectrodes. Advanced Materials Technologies, 8(10).
Grob, Leroy; Weiß, Lennart J. K.; Music, Emir; Schwertfeger, Ilja; Al Boustani, George; Feuerbach, Julian; Nikić, Marta; Hiendlmeier, Lukas; Rinklin, Philipp & Wolfrum, Bernhard
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Stochastic Detection of Silver Nanoparticles for Sensing Applications
L. J. K. Weiß
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Digital CRISPR-Powered Biosensor Concept without Target Amplification Using Single-Impact Electrochemistry. ACS Sensors, 9(11), 6197-6206.
Freko, Sebastian; Nikić, Marta; Mayer, Dirk; Weiß, Lennart J. K.; Simmel, Friedrich C. & Wolfrum, Bernhard
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Exploring DNA Functionalization Techniques for Silver Nanoparticles. Advanced Materials Interfaces, 12(12).
Freko, Sebastian; Nikić, Marta; Weiß, Lennart J.K. & Wolfrum, Bernhard
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Stochastic Impact Electrochemistry of Alkanethiolate‐Functionalized Silver Nanoparticles. Small, 21(16).
Weiß, Lennart J. K.; Nikić, Marta; Simmel, Friedrich C. & Wolfrum, Bernhard
