Um in der Lebensmittelkontrolle und der medizinischen Diagnostik möglichst effektiv Proben auf Krankheitserreger zu untersuchen, haben israelische Wissenschaftler des Institute of Chemistry der Hebrew University of Jerusalem einen hochempfindlichen DNA-Chip entwickelt. Zwei eingebaute Verstärkungsschritte und die Übersetzung in ein einfach messbares Signal lassen die Anwesenheit von Viren nachweisen. Das soll auch zur Quantifizierung dienen, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie.
Auf einem elektrischen Signalwandler mit Goldoberfläche, der entweder aus einer winzigen Elektrode oder einem piezoelektrischen Kristall besteht, verankerten die Chemiker Itamar Willner und Moshe Kotler kurze Nukleinsäurestränge. Sie sind das Gegenstück der viralen Erbinformation. Passen beide Sequenzen zusammen, heften sie sich aneinander und die virale Nukleinsäure bleibt an der Oberfläche des Detektors kleben. Eine zweistufige enzymatische Reaktion koppelt anschließend einen Farbnachweis an. Bei vorhandener Viren-Nukleinsäure wird der Farbstoff Indigo unlöslich und schlägt sich auf dem Detekor nieder.
Für die Signalumwandlung haben sich die Forscher zwei Alternativen überlegt. Basiert der Mini-Detektor auf einer Elektrode, kann gemessen werden, wie die Farbschicht den Elektronentransfer behindert. Wird hingegen der piezoelektrische Kristall gewählt, lässt sich die Massenzunahme der Schicht über eine Änderung der Schwingungsfrequenz des Kristalls registrieren. Auch eine Quantifizierung ist mit diesen Methoden möglich, da sowohl Dicke als auch Masse der Schicht von der Virenkonzentration der Probe abhängig sind. Die kleinste hiermit gemessene Virenkonzentration betrug 60 Viren in einem 10 µl Tröpfchen.
“Unser neuer Ansatz ist für eine breite Anwendung in Biochip-Techniken geeignet,” zeigte sich Willner optimistisch. Die effektive Methode könnte den Durchfluss der zu untersuchenden Proben nach Meinung der Wissenschaftler stark erhöhen.
Dr. Dagmar Knopf
