Modulares Design revolutioniert flexible Biosensoren: Anpassungsfähigkeit in Diagnostik und medizinische Forschung

BerlinWissenschaftler der LMU haben eine innovative Methode zur Entwicklung anpassungsfähiger Biosensoren entworfen, die besonders in der medizinischen Diagnostik bahnbrechende Veränderungen bewirken könnten. Bisher musste jeder Biosensor für seinen spezifischen Einsatz maßgeschneidert werden, was Flexibilität einschränkte und die Entwicklungszeit verlängerte. Unter der Leitung des Chemikers Philip Tinnefeld wurde nun eine Technik entwickelt, die DNA-Strukturen nutzt, um Sensoren herzustellen, die für verschiedene Moleküle und Konzentrationsstufen einstellbar sind.

Hauptmerkmale dieses innovativen Designs umfassen:

• Ein modulares DNA-Origami-Gerüst mit einem flexiblen Scharniermechanismus.
• Zwei Arme, die mit fluoreszierenden Farbstoffen markiert sind, zur Messung von Distanzänderungen durch FRET.
• Die Fähigkeit, Andockstellen für verschiedene biomolekulare Ziele wie Nukleinsäuren, Antikörper und Proteine zu integrieren.

Dieses Design ist spannend, da es seine Form zwischen den geschlossenen und offenen Zuständen stark verändert. Es wechselt von eng zusammenliegenden Komponenten zu einer Ausbreitung in einem Winkel von bis zu 90°, was zu klaren und präzisen Signalen führt. Dies stellt eine erhebliche Verbesserung gegenüber früheren Systemen dar, die oft Probleme hatten, weil sie ihre Form nur minimal veränderten, wodurch weniger klare Ergebnisse erzielt wurden.

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Durch die Nutzung mehrerer Dockingstellen wird die Empfindlichkeit des Sensors gesteigert, ohne die grundlegenden biomolekularen Wechselwirkungen zu verändern. Diese Flexibilität ermöglicht die rasche Entwicklung von maßgeschneiderten Sensoren für spezifische Anforderungen. Dieser Ansatz könnte die Entwicklung diagnostischer Werkzeuge revolutionieren und effizientere sowie genauere Forschung ermöglichen.

Flexible Biosensoren bieten zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. In der Medizin können sie Krankheitssymptome überwachen oder bei Bedarf Medikamente freisetzen. Abseits der Medizin finden sie Einsatz in der Umweltforschung, bei Lebensmittelsicherheitstests und in der personalisierten Gesundheitsvorsorge, wo sie kontinuierlich bestimmte Gesundheitsindikatoren überwachen.

Diese neue Technologie markiert einen Wandel hin zu anpassungsfähigeren und vielseitigeren Biosensoren. Mit der Verbesserung des Sensordesigns könnten bessere Verbindungen zu digitalen Gesundheitssystemen entstehen, die eine sofortige Datenerfassung und -analyse ermöglichen. Die Möglichkeit, diese Sensoren mit KI-basierten Analysetools zu verknüpfen, könnte eine Zukunft eröffnen, in der Gesundheitschecks leichter zugänglich und individualisierter sowie präziser sind.