Biosensorik

Mithilfe eines Biosensors kann ein Analyt über ein biologisches Element detektiert und daraufhin ein physikalisches Signal generiert werden. Biosensoren sind daher prädestiniert für den Einsatz in weiten Bereichen, von der Biotechnologie bis zur Umweltphysik. Wir entwickeln Biosensoren für den Nachweis von mikrobiellen Bestandteilen, die unter anderem der Erkennung von Pyrogenen und der Trinkwasserkontrolle dienen.

Biosensorik – Signale aus biologischen Reaktionen

Ein Biosensor besteht aus einem biologischen Erkennungselement und einem physikalischen Sensor (Transducer), die sich in direktem Kontakt befinden. Die biologische Komponente kann aus einem Enzym, einem Antikörper, DNA, Rezeptoren, aber auch aus ganzen Zellen und Gewebeschnitten bestehen. Nach Interaktion des zu testenden Stoffes mit der biologischen Komponente, entsteht zunächst ein biologisch-chemisches Signal, welches durch den Transducer in ein elektrisches oder optisches Signal umgewandelt wird. Biosensoren werden zumeist nach ihrem zugrundeliegenden physikalischen Messprinzip eingeteilt. Es gibt daher elektrochemische Sensoren, optische Sensoren und Ganzzell-Biosensoren.

Einsatzgebiete und Entwicklung

Die Gruppe Molekulare Zelltechnologie verfügt über eine jahrelange Erfahrung in der Entwicklung und dem Einsatz von Biosensoren. Die vielfältigen Anwendungsgebiete der Biosensoren reichen von der Biotechnologie über die Lebensmitteltechnologie, die Medizintechnik, die Elektrochemie bis hin zur Umweltanalytik. Wir entwickeln geeignete biologische Sensoren für Ihren Bedarf, von der Auswahl der Zellen bis zur Auswertung des physikalischen Signals.

Biosensoren für die Überwachung von Trinkwasser auf Toxine

Da sich Biosensoren auch sehr gut zur Kontrolle von Luft, Boden und Wasser eignen, können sie einen wichtigen Beitrag zur Erkennung und Beseitigung von biologischen Gefahren leisten. So wurden sowohl mikrobiologische als auch mammalische Ganzzell-Biosensoren, die rasch auf den Eintrag toxischer Verbindungen reagieren, für die Online-Überwachung von Trinkwasser-Rohrleitungssystemen bereitgestellt (Projekte AquaBioTox, Toxikomb). Nach einem umfangreichen Screening haben wir hierzu zwei Bakterienstämme sowie eine mammalische Zelllinie ausgewählt, die – auf Trägermaterial immobilisiert – in kleinen Bioreaktoren mit Testfluid umströmt werden.

ImmuStick – Teststreifen für Pyrogennachweis

Mit dem ImmuStick entwickeln wir ein neuartiges Nachweissystem für Pyrogene, das auf der Detektion mittels Biosensoren beruht. Mit einem klassischen, kompetitiven Immunassay werden Pyrogene über immobilisierte Rezeptoren des angeborenen Immunsystems (PRRs) in einem Teststreifen nachgewiesen. Diese Biosensoren eignen sich auch in hervorragender Weise für die Qualitätskontorolle medizintechnischer Geräte und von Pharmazeutika, deren Pyrogenfreiheit garantiert werden muss. Auch in Bereich Hygiene (Krankenhaus bis Großküche) ist ein Einsatz solcher Biosenoren als schnelle vor Ort Analytik denkbar.

Referenzprojekte

AquaBioTox – Biologische Sensoren für die Online-Überwachung von Trinkwasser

In dem Vorhaben »AquaBioTox« wurden Lösungen für die kontinuierliche Online-Überwachung von Trinkwasserleitungen erarbeitet. Dafür wurde ein ganzzellbasiertes Sensorkonzept mit immobilisierten Bakterien und mammalischen Zellen entwickelt.

ImmuStick – Angeborenes Immunsystem als Teststreifen

Mit dem ImmuStick entwickeln wir ein unkonventionelles, neuartiges Nachweissystem für Pyrogene, das PRRs als Biosensoren einsetzt, ohne den Einsatz von Tierversuchen oder zeitlich und apparativ aufwendigen und damit teuren Bluttests.

ResiWater

Laufzeit: Juli 2015 – Juni 2018

Innovative, sichere Sensornetzwerke und modellgestützte Bewertungs- und Analyse-Tools zur Erhöhung der Resilienz von Trinkwasserinfrastrukturen.

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PHOIBE

Laufzeit: Oktober 2015 – September 2018

Laseroptische Detektion von Krankheitserregern und Toxinen zum Schutz des Trinkwassers vor biologischen Gefahrenlagen und Pandemien.

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