Biomolekulare Sensorik

Funktionalisierte Oberflächen ermöglichen vielfältige Anwendungen in der Biomedizin. Man benötigt sie zum Beispiel für den Bau von Biosensoren, in denen anorganische und organische Komponenten direkten Kontakt haben. Sie können gezielt und schnell bestimmte Stoffe in einer Probe "erkennen". 

Eine anorganische Oberfläche kann mit Biomolekülen, wie zum Beispiel Enzymen oder Alkoholen, beschichtet werden. Und da vor allem Enzyme hochspezifisch sind und nur mit ausgewählten Stoffen reagieren, eignet sich dieses Verfahren gut zum Nachweis bestimmter Stoffe. Diese Technik ist auch im Alltag gebräuchlich, zum Beispiel bei Blutzucker­messstreifen für Diabetiker.

Trotz des Potentials dieser Technik befindet sich ihre Entwicklung aber erst am Anfang. Um gute Sensoren dieser Art entwickeln zu können, ist es wichtig, die Forschung an funktionalisierten Oberflächen zu verbessern. Dafür müssen neue Methoden entwickelt werden, die es ermöglichen, zum Beispiel Struktur, Funktionalität, Stabilität und die Wechselwirkung zwischen der Probe und dem umgebenden Medium de­tail­liert untersuchen zu können, ohne dass die Probe vorher zerstört werden muss. 

Ein alternativer Ansatz beruht auf der Oberflächen-Plasmonenresonanz (SPR). Das ist eine neue Methode zum Nachweis von einzelnen Viren oder anderen Nanopartikeln in ihrer natürlichen Umgebung, die am ISAS entwickelt wurde. Dabei zeigt sich jedes an der Sensorfläche gebundene Nanopartikel als heller Fleck auf der Aufnahme und kann unmittelbar beobachtet werden. Mittels dieser Technik können zum Beispiel Schnelltests auf bestimmte Viren oder Luft­untersuchungen auf Nanopartikel entwickelt werden. Außerdem könnten neue Methoden zur Untersuchung von Membran­transport­prozessen in Zellen hergeleitet werden.