Die Entwicklung innovativer, hochempfindlicher Biosensoren, die vielfältig eingesetzt werden können, ist für verschiedenste Bereiche relevant – von medizinischer Diagnostik über Lebensmittelüberwachung bis hin zur Umweltanalytik. Seit 2021 hat ein multidisziplinäres Team aus vier europäischen Ländern im Projekt DeDNAed an einer Biosensor-Plattform gearbeitet, die neueste Erkenntnisse aus Physik und Biologie vereint.
Die Potsdamer Arbeitsgruppe Molekulare Bioanalytik und Bioelektronik von Prof. Dr. Frank Bier war dabei hauptsächlich für die Charakterisierung der Biorezeptoren zuständig, also derjenigen Moleküle, die sich an die nachzuweisende Substanz heften. „Außerdem haben wir DNA-Proben des SARS-CoV-2-Virus sowie Peptide für das Influenza-A-Virus als Biorezeptoren beigesteuert, womit der Anwendungsbereich des Biosensors wesentlich erweitert werden konnte“, sagt der Wissenschaftler.
Die Vorteile und der Nutzen der DeDNAed-Biosensor-Plattform liegen in ihrer Empfindlichkeit, Vielseitigkeit und ihrem ultraschnellen optischen Ansatz. Die Plattform basiert auf einer Technik, die DNA-Origami genannt wird und bei der aus einem langen DNA-Strang durch mehrfaches Falten eine Nanostruktur entsteht. „Mit dieser Technik können die Sensorelemente zusammengebaut und integriert werden. Ihre Wechselwirkung mit der zu analysierenden Substanz wird dann mittels oberflächenverstärkter Raman-Spektroskopie gemessen“, erklärt Saloni Agarwal, die im Projekt geforscht hat und an der Universität Potsdam promoviert.
Das durch die Technische Universität Chemnitz koordinierte und EU-geförderte Projekt DeDNAed (Cluster decorated recognition elements on DNA origami for enhanced raman spectroscopic detection methods) hat neben der Universität Potsdam und dem Kurt-Schwabe-Institut für Mess- und Sensortechnik Meinsberg e.V. in Deutschland Projektpartner in Österreich, Frankreich und Spanien. Nach Ablauf der Projektlaufzeit im August 2024 wird das Konsortium den Sensor nun weiterentwickeln, um DeDNAed der Kommerzialisierung näher zu bringen. Außerdem besteht die Möglichkeit, die Sensorplattform auf flexible Substrate zu übertragen, um sie in Wischtests oder medizinische Wearables zu integrieren.