Polymer-modifizierte Papiere - Vermeidung von Sensitivitätsverlusten in papierbasierten analytischen Verfahren.

• Antragsteller: Professor Dr. Markus Biesalski; Professor Dr. Jürgen Rühe
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 406026418

Papier erlaubt aufgrund seiner Faserstruktur den Transport von wässrigen Flüssigkeiten durch kapillare Wirkung, so dass mit Hilfe von Papier eine pumpenlose Mikrofluidik realisiert werden kann. Trotz erheblicher Anstrengungen sind bis heute jedoch nur sehr einfache Diagnosetests realisiert worden, die als Teststreifen zur Verfügung stehen. Dies liegt daran, dass bei der papierbasierten Diagnostik auch heute noch eine Vielzahl an grundlegenden Problemen ungelöst sind und starke Sensitivitätsverluste bei der Übertragung von konventionellen Analyseverfahren auf papierbasierte Systeme beobachtet werden. Diese Sensitivitätsverluste sind im Wesentlichen bedingt durch Lichtstreuung an den Fasern und durch unspezifische Adsorption der Analyten an den hochpolaren Papierfaseroberflächen. Um diese Problemstel-lungen zu adressieren, sollen im Rahmen des Forschungsvorhabens die Papierfasern durch oberflächengebundene Polymere modifiziert werden, die mit Hilfe von C,H-Insertionsreaktionen kovalent an die Faseroberflächen gebundenen werden. Dadurch sollen einerseits hydrophobe Barrieren zur Fluidführung generiert werden. Andererseits sollen Papierfasern innerhalb der Kanäle mit einem proteinabweisenden Polymer in analoger Weise beschichtet werden, um so eine unspezifische Adsorption und damit Retention eines im Kanal kapillar transportierten Analyt (z.B. Protein) zu minimieren, im Idealfall ganz zu unterbinden. Die Untersuchungen der Retention erfolgen in situ mittels mikroskopischer Methoden. Schließlich soll eine dritte Gruppe an Polymeren in bestimmten Arealen des Kanals vorzugsweise an der Papieroberfläche auf den Fasern aufgebracht und mittels eines Heißprägever-fahren kovalent an die Fasern gebunden werden. Diese Polymere ermöglichen die ortsgenaue Modifikation des Papiers mit Sondenmolekülen, die in abschließenden Untersuchungen in Modellreaktionen mit Hilfe immunologischer Methoden getestet werden. Aufgrund der ober-flächennahen Immobilisierung und der Modifizierung der Fasern mit (nahezu) isorefraktiven Materialien, soll das Ausmaß von Lichtstreuung an diesen Papieren minimiert und damit die Sensitivität im Sensor-Ausleseschritt im Vergleich zu Standardpapieren signifikant erhöht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen