Funktionalisierte Hydrogele fur die Multi-Analyt Biosensorik

• Applicant: Professor Dr. Wolfgang Knoll
• Subject Area: Experimental and Theoretical Physics of Polymers
• Term: from 2006 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 28484546

Im Rahmen dieses Projektes sollen Hydrogele synthetisiert, bezüglich ihrer strukturellen und dynamischen Eigenschaften charakterisiert, und für den Einsatz in der Biosensorik mit einem Schwerpunkt in der DNA Diagnostik funktioneil ausgerüstet und optimiert werden. Insbesondere soll der Einfluss von Hydrogel-Architektur und von externen Parametern wie lonenstärke und Temperatur auf das Verhalten der Gele in Bioaffinitäts-Studien experimentell untersucht werden. Dazu werden Festkörper-verankerte Hydrogele auf der Basis von Polyacrylamid-Polyacrylsäure Copolymeren synthetisiert und selektiv mit DNA- und PNA-Oligonukleotiden als Catcher Probes modifiziert. Mit Hilfe der Oberflächenplasmonen- und Wellenleiter-Spektroskopie sollen der Einfluss der chemischen Natur der Gele, ihrer Topologie (Vernetzungsdichte, Segmentbogenlänge, etc), der Temperatur, der Beladung mit funktionellen Gruppen, sowie der ionischen Eigenschaften des wässrigen Elektrolyten untersucht werden. Evaneszente dynamische Lichtstreuung und Fluoreszenz-Korrelations-Spektroskopie sollen eingesetzt werden, um den Einfluss der molekularen Dynamik der Hydrogel-Matrix und der Analyt Bindeplätze in Hybridisierungsassays zu charakterisieren. Nach erfolgter Bindung des Analyten wird das Gel durch einen extern kontrollierbaren Parameter (Temperaturpuls, Lichtpuls, Anlegen einer elektrischen Feldes) zum Kollabieren gebracht. Bei den gegebenen Dimensionen kann dieser Prozess sehr schnell erfolgen. Dabei kommt es zu einer Verdrängung des Lösungsmittels aus der Polymermatrix und daher zu einer Konzentrationsanreicherung des Analyten. Die resultierende Enddicke des kollabierten Gels mit dem angereicherten Analyten kann dann mittels der evaneszenten Lichtwelle eines Oberflächenplasmons optimal ausgelesen werden (das Oberflächenplasmon hat eine Rückweite von ca. 150 - 200 nm).

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1259: Intelligent Hydrogels
• Participating Person: Professor Dr. Georg Fytas