Flüssigkristalle als Basis zur Herstellung von Biosensoren
Nun wird ihre Eignung zur Entwicklung eines revolutionären Biosensors untersucht, allerdings sind hierfür noch etliche Hürden zu nehmen, beispielsweise muss genauer erforscht werden, wie sie Peptide, Proteine oder Toxine detektieren. Die Sensoren können zur Detektion einzelner Moleküle eingesetzt werden, und zwar über einen kombinierten Ansatz auf mehreren Ebenen. Hierzu sind detaillierte Kenntnisse über die extrem hohe Sensitivität von LC für bestimmte biologische Moleküle erforderlich, um auf dieser Basis Sensoren zu entwickeln, die auf spezifische Proteine oder Viren reagieren. Einer der größten Vorteile von LC ist ihre Fähigkeit, molekulare Signale zu verstärken. Ein einzelnes Proteinmolekül auf der exponierten Oberfläche eines Flüssigkeitskristalls kann bewirken, dass sich dieser um das Protein herum neu organisiert. Obwohl dieses Ereignis auf molekularer Ebene beginnt, nimmt es spontan makroskopische Ausmaße von mehreren Millimetern an. Das Projekt MNIBS (Multiscale modeling of nanostructured interfaces for biological sensors) untersuchte, wie Flüssigkristalle für die Entwicklung biologischer Sensoren genutzt werden können. Den Partnern des EU-finanzierten Projekts gelang es, verschiedene Modellierungstechniken in ein Multiskalenwerkzeug (d.h. von der molekularen bis hin zur makroskopischen Ebene) zu integrieren. Es gelang zudem, das Verhalten sowohl von LC als auch biologischen Molekülen in hoher Auflösung zu untersuchen, vollständig zu charakterisieren und quantitativ zu beschreiben. Der Erfolg von MNIBS auf mikro-, meso- und makroskopischer Ebene ermöglichte die praktische Simulation und das Design von LC-basierten Einzelmolekülsensoren für den Nachweis von Proteinen und Toxinen. Das Projekt weckte bei Unternehmen Interesse, die zur Massenproduktion von LC-Sensoren kostengünstige Verfahren wie das Tintenstrahldruckverfahren einsetzen. An diesen Kooperationen sind sowohl KMU (kleine und mittelständische Unternehmen) als auch große, multinationale Konzerne in neuen Bereichen der industriellen Expertise beteiligt.
