Synthese von Aptamer-modifizierten Nanopartikeln mittels Glutaraldehyd-Crosslinking und Thiol-basierten Click-Reaktionen

Abstract

Die einfache und sensitive Detektion pathogener Mikroorganismen ist eine Voraussetzung für die Gewährleistung einer sicheren Trinkwasserversorgung. Aptamere stellen dabei eine Alternative zu den üblicherweise genutzten Antikörpern dar mit dem Unterschied, dass sie kostengünstiger herzstellen und in der Anwendung stabiler sind. Sie bestehen aus einer Oligonukleotidsequenz, die spezifisch an eine Zielstruktur bindet, beispielsweise an Oberflächenproteine pathogener Erreger und können für molekulare Schaltersysteme benutzt werden. Um eine größere Sensitivität zu erreichen, besteht die Möglichkeit sie mithilfe von Nanopartikeln aufzukonzentrieren. In dieser Arbeit wurde das Problem der stabilen, reproduzierbaren Kopplung der Aptamere an Nanopartikel adressiert. Drei Methoden für Silica- bzw. mit Silica beschichtete Magnetit-Nanopartikel wurden untersucht: die Verknüpfung zweier Amingruppen mittels Glutaraldehyd, die radikalische Thiol-ene Click Reaktion und die ThiolMichael-Addition, wobei sich letztere als am vielversprechendsten herausgestellt hat. Die erfolgreiche Kopplung wurde anhand der Thioether-Schwingung bei 733 cm-1 im Raman-Spektrum und der Detektion von Schwefel durch die ICP-OES festgestellt. Parallel wurde für das im molekularen Schaltersystem geplante Signalmolekül Fluorescein ein Sensitivitätstest durchgeführt. Der Fluoreszenz-Assay ergab einen linearen Zusammenhang zwischen Konzentration und Fluoreszenzsignal bis zu 0,001 nmol/L, wo es also nicht nur nachweisbar, sondern auch quantifizierbar ist,.