Mikrofluidisches System für den Nachweis von Phosphopeptiden mit molekular geprägten Polymerpartikeln: Foto des Chips mit Detektionseinheit.
Quelle: BAM
Mikrofluidische Systeme eignen sich besondere für den Aufbau miniaturisierter Messgeräte, die für analytische oder diagnostische Fragestellungen außerhalb einer konventionellen Laborumgebung eingesetzt werden können und bei denen die Probe und/oder der Analyt eine Bestimmung in nur einem einfachen Schritt – wie etwa auf einem Teststreifen – unmöglich machen. Der Vorteil der Mikrofluidik besteht darin, dass sowohl Chip- als auch Schlauch-Systeme eingesetzt werden können, was eine enorme Flexibilität für notwendige Aufreinigungs- oder Reaktionsschritte bedeutet. In dieser Arbeit wurden beide Ansätze, d.h. Chip- und Schlauch-Mikrofluidik, integriert und mit sensorischen Partikeln kombiniert, die bei Bindung des Analyten ein Fluoreszenzsignal erzeugen. Dafür tragen diese Partikel eine wenige Nanometer dünne molekular geprägte Polymerhülle (MIP), welche den Modellanalyt, ein Peptid mit einer phosphorylierten Aminosäure (Tyrosin), empfindlich und selektiv anzeigt. Phosphopeptide sind als Biomarker für die Erkennung verschiedener Krebs- und neurologischer Erkrankungen von großem Interesse, vor allem für die Früherkennung. Wenn man diese direkten in Praxen oder Krankenhäusern durchführen könnte, wären frühere Diagnosen besser möglich und die Kosten geringer.
Für den aktuellen Ansatz haben Burnage et al. die effektive Peptid-Derivatisierung, Ionenaustausch und Phasentransfer zur besseren Matrix-Unterdrückung sowie eine empfindliche optische Detektion hier zum ersten Mal durch den Aufbau einer Inline-Mehrschritt-Plattform realisiert, die auf der Kombination von modularer und konventioneller Mikrofluidik basiert und eine schnelle Unterscheidung zwischen phosphorylierten und nicht-phosphorylierten Peptiden ermöglicht. Die Arbeit eröffnet ein neues Anwendungsfeld für MIP-Sonden-Systeme für oxo-anionische Analyten wie phosphorylierte Aminosäure-Derivate und unterstreicht die synergistischen Effekte, die die Kombination von Multiplattform-Mikrofluidik mit fluoreszierenden Kern-/MIP-Schale-Partikeln mit sich bringt. Das Ergebnis ist ein unkomplizierter und dennoch effektiver analytischer Test, was anhand einer Fallstudie aus dem äußerst relevanten Bereich der Peptid-Sensorik demonstriert wird. Die Studie ist dank der Modularität des Systems und der möglichen Anpassung der einzelnen Komponenten für einen breiten Kreis von Anwendern im Bereich der bio(mimetischen) integrierten Sensorik von großem Interesse.
Nachweis von Phosphopeptiden mit Mikrofluidik und fluoreszierenden molekular geprägten Polymeren
Samual C. Burnage, Jérémy Bell, Wei Wan, Evgeniia Kislenko, Knut Rurack
Erschienen in Lab on a Chip, Ausgabe 23, Seiten 466-474. 2023.
BAM Abteilung Analytische Chemie; Referenzmaterialien
BAM Chemische und optische Sensorik