Goldnanopartikel für die Erkennung von Erkrankungen
Die Diagnostizierung neurodegenerativer Erkrankungen wie bspw. der Alzheimer-Krankheit oder der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit stellt in Anbetracht deren sozioökonomischer Auswirkungen eine große Herausforderung für die internationalen Gesundheitssysteme dar. Es sind hochsensitive und selektive antikörperfreie Erkennungssysteme erforderlich, da diese Erkrankungen bei den betroffenen Personen keine immunologische Reaktion induzieren. Die Wissenschaftler des EU-finanzierten Projekts PRIOSERS (Prion detection through organized arrays of gold nanorods as SERS substrates) schlugen die Verwendung einer Nanopartikelorganisation und einer oberflächenverstärkten Raman-Streuungsspektroskopie (Surface-enhanced Raman Scattering Spectroscopy, SERS) für die Erkennung pathogener Proteine vor. Zu diesem Zweck wurde ein Sensor mit eng gepackten Nanopartikeln gefertigt, welcher eine SERS-Erfassungsmöglichkeit im nanomolaren Bereich bot. An makroskopischen Substraten bzw. an kolloidalen Mustern im mikroskaligen Bereich wurde eine Partikelimmobilisierung und -organisation durchgeführt. Wissenschaftler stellten künstlich homogene Gold- und Silbernanoröhren mit unterschiedlichen Seitenverhältnissen sowie Hybridverbundwerkstoff-Beads zur Unterstützung plasmonischen Materials her, das sich an der Oberfläche befindet oder das in die Matrix eingebettet ist. Ablagerungen sphärischer Goldnanopartikel an Substraten ermöglichten eine hohe Erkennungsintensität. Eine Erhöhung der Größe einzelner Nanopartikel, die sich an der Oberfläche von Microbeads ansammelten, führte außerdem zu höheren SERS-Intensitäten. Während der translationalen Phase des Projekts zielten die Forscher unter Verwendung eines Max-Peptidrezeptors darauf ab, die Heterodimerisierung des onkogenen Myc-Proteins mithilfe seines nativen Partners Max zu erfassen. Über den funktionalisierten Rezeptor wurde das Max-Protein auf dem Metallsubstrat verankert und dieser fungierte als Raman-Sensor für die Erkennung von strukturellen Neuanordnungen in Verbindung mit der Myc/Max-Heterodimerisierung. Die Tätigkeiten im Zuge der PRIOSERS-Untersuchung veranschaulichen, wie die strukturelle Steuerung, welche die neue Generation an SERS-Substraten bietet, für biomedizinische Anwendungen genutzt werden könnte.
Schlüsselbegriffe
Goldnanopartikel, Creutzfeldt-Jakob, PRIOSERS, oberflächenverstärkte Raman-Streuungsspektroskopie, Myc/Max-Heterodimerisierung
