Projektbeschreibung
Ein wichtiger Fortschritt in der Entwicklung von Biosensoren
Biosensoren sind leistungsstarke Werkzeuge, die biologische oder chemische Analyten erkennen und in messbare Signale umwandeln können. Die Erkennung in Echtzeit ist für viele Anwendungen wichtig. Im Rahmen des vom Europäischen Forschungsrat finanzierten Projekts COMET werden innovative optische Biosensoren konzipiert, die auf kommunizierenden Nanopartikeln basieren, deren Reaktion durch die Anwesenheit von Analyten, insbesondere Opioiden, moduliert wird. Konkret wird in dem Projekt die Selbstorganisation von fluoreszierenden organischen Nanopartikeln mit einer biologischen Erkennungseinheit in Wasser untersucht. Die fluoreszierenden organischen Nanopartikel werden in Nanostrukturen integriert, um den Energietransfer zwischen Donor und Akzeptor zu ermöglichen. Auf der Grundlage der durch Opioide ausgelösten Unterbrechung dieser Nanobauteile sollen stimulierend reagierende Biosensoren entwickelt werden. Diese neue Generation kontinuierlicher ratiometrischer Biosensoren wird erhebliche Auswirkungen auf die patientennahe und biobildgebende Medizin haben.
Ziel
In situ and real-time detection of analytes in complex biological media requires the development of robust and sensitive biosensors. In this context, the interdisciplinary COMET project will develop innovative optical biosensors based on communicating nanoparticles (NPs) whose response is modulated by the presence of opioids.
To date, robust inter-particle communication between optically-active NPs has only been described with inorganics, involving either electron or resonance energy transfer. Despite their excellent optical properties, inorganic NPs raise environmental and biocompatibility concerns with respect to their toxicity or colloidal stability. In that regard, Fluorescent Organic Nanoparticles (FONs) are an interesting alternative: FONs are composed of organic dyes condensed in a small volume and engineered to display intense absorption and excellent brightness. The optimal arrangement of spectrally complementary FONs acting as synergistic energy donors and acceptors will address the critical challenge of achieving communication between NPs and signal amplification.
To meet this goal, COMET will reinvent the classical FONs elaboration by investigating the self-assembly of dedicated dyes concomitantly with a biological recognition moiety in water. Spectrally relevant FONs will be associated into nano-constructions in which a donor and an acceptor FON are brought together to enable energy transfer. I will then design stimuli-responsive biosensors based on the triggered disruption of these nano-assemblies by an analyte, particularly opioids. The detection of nanomolar traces of opioids will be achieved thanks to signal amplification through cascade energy transfers within and between FONs.
Such communicating nano-tools will provide the next generation of continuous ratiometric biosensors. In addition, they will open the way to a new paradigm in excitation energy migration and impact other research fields such as optoelectronics and nanomedicine.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
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Thema/Themen
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(öffnet in neuem Fenster) ERC-2022-STG
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