Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Elektrochemische Detektion zur unkomplizierten Detektion von "Treffern" auf DNA-Chips

24.06.2004


Beim Einen wirkt das Medikament prima, beim Anderen gar nicht, ein Dritter leidet unter Nebenwirkungen - oft entscheiden winzige Unterschiede in einem oder mehreren Genen über die individuelle Reaktion auf eine Arznei. Feine Genvariationen sind es auch, die etwa Mikroorganismen Resistenzen gegenüber Antibiotika verleihen oder aus gesundem Gewebe einen Tumor machen. DNA-Chips helfen, solchen Zusammenhängen auf die Spur zu kommen und vielleicht auch bald, routinemäßig für jeden Patienten die passende Medikation zu finden. Deutsche Forscher haben nun eine hochsensitive elektrochemische Methode entwickelt, um solche Chip-Tests rasch und unkompliziert auszuwerten.

... mehr zu:
»DNA »DNA-Chip »Detektion »Elektrode

Ein DNA-Chip trägt eine große Zahl an einzelsträngigen DNA-Bruchstücken mit genspezifischen Nucleinsäuresequenzen. Diese DNA-Fragmente wirken wie Leimruten (Fänger), wenn das passende - gesuchte - DNA-Gegenstück (Target) in der aufgegebenen Probelösung vorhanden ist: Der komplementäre DNA-Strang aus der Probe dockt an und verbindet sich mit der Leimrute zu einer doppelsträngigen DNA-Helix ("Hybridisierung"). Aber welche der Leimruten sind aktiv geworden? Klassische Verfahren arbeiten meist spektroskopisch mit spezifischen fluoreszierenden Markern, mit denen Fänger oder Target markiert wird. Dass es einfacher auch ohne Fluoreszenzmarkierung geht, befanden die Forscher um Wolfgang Schuhmann, Universität Bochum, und Gerhard Hartwich, FRIZ Biochem, München, und wählten einen elektrochemischen Ansatz: Die winzige scheibenförmige Elektrode eines elektrochemischen Rastermikroskops fährt die Chipoberfläche aus beschichtetem Gold in sehr geringem Abstand ab. In der umgebenden Lösung sind negativ geladene Eisencyanid-Komplexe enthalten, deren dreiwertige Eisenionen an der Mikroelektrode in zweiwertige umgewandelt werden. An der der Mikroelektrode gegenüberliegenden leitfähigen Goldoberfläche werden diese dann wieder zu dreiwertigem Eisen recycelt und es stellt sich ein Strom ein, der über den "Pendelverkehr" der beteiligten Eisen-Spezies zwischen Elektrode und Chip bestimmt ist. Ist die Oberfläche mit einzelsträngiger DNA bedeckt, werden die negativ geladenen Komplexe von den ebenfalls negativen Phosphatgruppen des DNA-Rückgrates abgestoßen und kommen schlechter an die Goldoberfläche: Das Recycling verlangsamt sich, der Stromfluss nimmt ab. Gelangt die Elektrode an einen Bereich mit doppelsträngiger DNA, stehen die Eisenkomplexe einer wesentlich größeren Armada von abstoßenden Phosphaten gegenüber. Das Ausmaß des Redoxrecycling verlangsamt sich weiter, eine deutliche Abnahme des Stroms wird - ortsabhängig - registriert und identifiziert so die Stellen, an denen DNA aus der Probe gefangen ist, also eine Hybridisierung stattfand.

Das Team hat auch schon eine Idee, wie eine simple, kostengünstige Umsetzung für die Diagnostik aussehen könnte: Eine Anordnung vieler individuell ansteuerbarer Mikroelektroden könnte in eine Deckelplatte für den DNA-Chip integriert werden. Einfach zuklappen, und jede Elektrode sendet ein Stromsignal, das Auskunft über "ihren" Messpunkt, den gegenüberliegenden DNA-Spot, liefert.


Kontakt:

Prof. Dr. W. Schuhmann
Analytische Chemie - Elektroanalytik & Sensorik
Ruhr-Universität Bochum
D-44780 Bochum
Tel.: 0234/322-6200, Fax: /321-4683
E-mail: wolfgang.schuhmann@rub.de

Dr. Renate Hoer | idw
Weitere Informationen:
http://www.angewandte.org
http://www.rub.de

Weitere Berichte zu: DNA DNA-Chip Detektion Elektrode

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut
20.10.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Aus der Moosfabrik
20.10.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise