Neues Biosensorkonzept auf der Basis der Kelvin-Methode

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Makromoleküle wie Proteine und DNA sind in wässriger Lösung im Allgemeinen geladen. Diese universelle Eigenschaft kann genutzt werden, um zusammen mit einem selektiven Bindungsmechanismus einen Biosensor zu realisieren. Hierzu wird die zu untersuchende Messlösung mit dem Analyten auf eine mit geeigneten Rezeptoren funktionalisierte Oberfläche gegeben. Die spezifische Bindung zwischen Analyt und Rezeptor führt zu einer Oberflächenpotentialänderung welche ein Maß der Analytkonzentration ist. Zur Messung des Oberflächenpotentials, des Transduktionssignals, wird die Kelvin-Methode verwendet. Diese ist eine seit Langem etablierte Messmethode und wird vornehmlich zur Bestimmung von Potentialverteilungen auf Festkörperoberflächen verwendet und kann auch prinzipiell zum Detektieren von Makromolekülen verwendet werden. Die hier vorgestellte Nutzung der Kelvin-Methode vermeidet bestimmte Nachteile, welche mit den bisherigen Verfahren verknüpft sind, indem eine modifizierte Form der Methode auf ein biologisches Umfeld mit einer selektiv funktionalisierten Oberfläche angewendet wird. Die Neuerung besteht in der Verwendung einer Elektrolytlösung anstatt einer Festkörperelektrode. Hierdurch ist es möglich, biologische Mechanismen wie z.B. Protein-Ligand-Bindungen in ihrer natürlichen wässrigen Umgebung zu nutzen und somit erst die erforderliche Selektivität des Biosensors zu gewährleisten. Für ein Proof-of-Principle werden Messungen an Bakterien präsentiert.