01.12.2019
Fluoreszente Reportermoleküle (Grafik)

Schematische Darstellung der Anbindung fluoreszenter Reportermoleküle an die Oberfläche von Aldehyd-funktionalisierten Mikropartikeln

Quelle: BAM, Fachbereich Biophotonik

Die Oberflächenfunktionalisierung von Mikro- und Nanopartikeln mit verschiedenen chemischen Gruppen spielt eine wichtige Rolle für viele Anwendungsbereiche in den Lebenswissenschaften. Insbesondere Aldehyd-funktionalisierte Materialien werden häufig eingesetzt, z.B. für die Kupplung der Aldehyd-Oberflächengruppen mit Proteinen, Peptiden, oder Amin-funktionalisierten Oligonukleotiden. Die so erhaltenen, Biomolekül-modifizierten Oberflächen von Biochips oder Partikeln können anschließend beispielsweise für die simultane Analyse mehrerer verschiedener Analyte verwendet werden. Außerdem können Aldehyde als Ankergruppen für die Anheftung von Biomolekülen oder für die reversible Bindung von Proteinen auf Zelloberflächen dienen. Der Einsatz solcher Aldehyd-basierter Materialien für bioanalytische oder biomedizinische Fragestellungen erfordert jedoch verlässliche und genaue Methoden um die Anzahl an funktionellen Gruppen exakt bestimmen zu können.

Unsere Gruppe hat ein vielseitig anwendbares Konzept zur Quantifizierung der Anzahl zugänglicher Aldehydgruppen auf der Oberfläche von Partikeln durch die spezifische Anbindung und anschließende Freisetzung kleiner Reportermoleküle wie z.B. fluoreszierender Moleküle oder Farbstoffe entwickelt. Im Gegensatz zu bisherigen Methoden werden bei diesem neuen Ansatz die signalerzeugenden Moleküle vor der Analyse von der Partikeloberfläche abgespalten und abgetrennt. Dadurch lassen sich häufig auftretende Probleme wie Lichtstreuung, Signalverzerrung oder -veränderung durch die Anbindung der Reportermoleküle an die Oberfläche, oder Fluoreszenzlöschung bedingt durch Wechselwirkungen der Reporter untereinander vermeiden. Unsere neu entwickelten Strategien erlauben einen verlässlichen und sensitiven quantitativen Vergleich verschiedener Partikelchargen mit unterschiedlichen Aldehyd-Funktionalisierungsdichten, und eine qualitative Voraussage von Kopplungseffizienzen in deren Biokonjugationsreaktionen.

Quantification of Aldehydes on Polymeric Microbead Surfaces via Catch and Release of Reporter Chromophores
Alexander Roloff, Nithiya Nirmalananthan-Budau, Bastian Rühle, Heike Borcherding, Thomas Thiele, Uwe Schedler, Ute Resch-Genger
erschienen in Analytical Chemistry, Vol. 91, Issue 14, Pages 8827-8834
BAM, Fachbereich Biophotonik