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Gele bestehen aus einer dreidimensional vernetzten
Matrix, in die eine Flüssigkeit eingelagert ist - etwa Wasser bei den
"Hydrogelen". Das Team um L. Andrew Lyon stellte winzige Partikel aus
einem Acryl-Kunststoff her, die sich auf einem geeigneten Träger als
halbkugelförmige Hydrogel-Linsen ablagern. Als Beispiel-Analyten, den
diese Mikrolinsen "erkennen" sollten, wählten die Forscher Biotin, ein
kleines Vitamin. Damit die Linsen später auf Biocytin (eine
wasserlösliche Variante von Biotin) reagieren, gingen Lyon und seine
Mitarbeiter folgendermaßen vor: An die Oberfläche der Linsen knüpften
sie im ersten Schritt Biotin-Moleküle und erzeugten zusätzlich
spezielle reaktive "Verankerungsplätze". Im zweiten Schritt wurden die
so präparierten Linsen mit Biotin-Antikörpern behandelt. Diese binden
an die Biotin-Moleküle der Linsenoberfläche. Im dritten Schritt wurden
die Linsen mit UV-Licht bestrahlt. Dabei kommt es zusätzlich zu einer
festen Verknüpfung zwischen den gebundenen Antikörpern und den
Verankerungsplätzen. Diese doppelte Anbindung der Antikörper sorgt für
eine stärkere Vernetzung der Gel-Matrix an der Linsenoberfläche, hier
kann das Gel nun weniger Wasser aufnehmen und schwillt ab. Die
Krümmung der Linse ändert sich und damit auch ihre Brennweite, was
sich messen lässt. Die Linse ist im "an"-Zustand. Gibt man nun eine
Biocytin-haltige Probe auf eine solche Linse, verdrängt das Biocytin
das auf der Linsenoberfläche verankerte Biotin von dessen Bindeplätzen
an den Antikörpern und bindet selber daran. Die zusätzliche Vernetzung
der Matrix wird aufgehoben, die Linsenoberfläche nimmt Wasser auf und
schwillt wieder an, Krümmung und damit Brennweite kehren in den
ursprünglichen Zustand zurück - die Linse ist auf "aus" geschaltet.
"Die Mikrolinse übernimmt in diesem Biosensorsystem gleichzeitig die
Rolle des Antikörper-Trägers, des Signalumwandlers und des
Verstärkers," erklärt Lyon.
Über die Zahl der angeknüpften Antikörper lässt
sich die Empfindlichkeit der Linsen einstellen. Mit Hilfe einer
Anordnung verschieden empfindlicher Mikrolinsen auf einem Chip
eröffnen sich Möglichkeiten für die quantitative Analytik. |
