DE19607279A1 - Durch Festkörper unterstützte Membran-Biosensoren - Google Patents
Durch Festkörper unterstützte Membran-BiosensorenInfo
- Publication number
- DE19607279A1 DE19607279A1 DE19607279A DE19607279A DE19607279A1 DE 19607279 A1 DE19607279 A1 DE 19607279A1 DE 19607279 A DE19607279 A DE 19607279A DE 19607279 A DE19607279 A DE 19607279A DE 19607279 A1 DE19607279 A1 DE 19607279A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- lipid
- receptor
- acyl
- carrier
- spacer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims description 17
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims description 14
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 claims description 37
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 34
- 239000000232 Lipid Bilayer Substances 0.000 claims description 33
- 239000013554 lipid monolayer Substances 0.000 claims description 32
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 claims description 26
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 19
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 17
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- -1 spacer lipid Chemical class 0.000 claims description 14
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 13
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 13
- 102000015636 Oligopeptides Human genes 0.000 claims description 9
- 108010038807 Oligopeptides Proteins 0.000 claims description 9
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- OEYIOHPDSNJKLS-UHFFFAOYSA-N choline Chemical compound C[N+](C)(C)CCO OEYIOHPDSNJKLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229960001231 choline Drugs 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 235000008206 alpha-amino acids Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- WTJKGGKOPKCXLL-RRHRGVEJSA-N phosphatidylcholine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@H](COP([O-])(=O)OCC[N+](C)(C)C)OC(=O)CCCCCCCC=CCCCCCCCC WTJKGGKOPKCXLL-RRHRGVEJSA-N 0.000 claims description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- 150000001371 alpha-amino acids Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 4
- 125000001095 phosphatidyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 claims description 4
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NGXUUAFYUCOICP-UHFFFAOYSA-N aminometradine Chemical group CCN1C(=O)C=C(N)N(CC=C)C1=O NGXUUAFYUCOICP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000002228 disulfide group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 claims description 3
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 claims description 2
- 239000000693 micelle Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 claims 1
- 102000005962 receptors Human genes 0.000 description 34
- 108020003175 receptors Proteins 0.000 description 34
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 14
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 6
- 229940031098 ethanolamine Drugs 0.000 description 6
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical group OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CKDDRHZIAZRDBW-UHFFFAOYSA-N henicosanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O CKDDRHZIAZRDBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 3
- 229960005150 glycerol Drugs 0.000 description 3
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 3
- 125000003630 glycyl group Chemical group [H]N([H])C([H])([H])C(*)=O 0.000 description 3
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 3
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 3
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 3
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 108010009685 Cholinergic Receptors Proteins 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical group [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 2
- 102000034337 acetylcholine receptors Human genes 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- KEMQGTRYUADPNZ-UHFFFAOYSA-N heptadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O KEMQGTRYUADPNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 150000004668 long chain fatty acids Chemical class 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 2
- 150000003904 phospholipids Chemical class 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 2
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- MTCFGRXMJLQNBG-REOHCLBHSA-N (2S)-2-Amino-3-hydroxypropansäure Chemical compound OC[C@H](N)C(O)=O MTCFGRXMJLQNBG-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- PORPENFLTBBHSG-MGBGTMOVSA-N 1,2-dihexadecanoyl-sn-glycerol-3-phosphate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@H](COP(O)(O)=O)OC(=O)CCCCCCCCCCCCCCC PORPENFLTBBHSG-MGBGTMOVSA-N 0.000 description 1
- LRYZPFWEZHSTHD-HEFFAWAOSA-O 2-[[(e,2s,3r)-2-formamido-3-hydroxyoctadec-4-enoxy]-hydroxyphosphoryl]oxyethyl-trimethylazanium Chemical class CCCCCCCCCCCCC\C=C\[C@@H](O)[C@@H](NC=O)COP(O)(=O)OCC[N+](C)(C)C LRYZPFWEZHSTHD-HEFFAWAOSA-O 0.000 description 1
- DKIDEFUBRARXTE-UHFFFAOYSA-N 3-mercaptopropanoic acid Chemical compound OC(=O)CCS DKIDEFUBRARXTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710195183 Alpha-bungarotoxin Proteins 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen disulfide Chemical compound SS BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XYZZKVRWGOWVGO-UHFFFAOYSA-N Glycerol-phosphate Chemical group OP(O)(O)=O.OCC(O)CO XYZZKVRWGOWVGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SQUHHTBVTRBESD-UHFFFAOYSA-N Hexa-Ac-myo-Inositol Natural products CC(=O)OC1C(OC(C)=O)C(OC(C)=O)C(OC(C)=O)C(OC(C)=O)C1OC(C)=O SQUHHTBVTRBESD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004310 Ion Channels Human genes 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MTCFGRXMJLQNBG-UHFFFAOYSA-N Serine Natural products OCC(N)C(O)=O MTCFGRXMJLQNBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000008065 acid anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 239000002156 adsorbate Substances 0.000 description 1
- 125000003275 alpha amino acid group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000823 artificial membrane Substances 0.000 description 1
- 230000009141 biological interaction Effects 0.000 description 1
- 210000000481 breast Anatomy 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000003113 dilution method Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 125000003976 glyceryl group Chemical group [H]C([*])([H])C(O[H])([H])C(O[H])([H])[H] 0.000 description 1
- IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N hexadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XGFJCRNRWOXGQM-UHFFFAOYSA-N hot-2 Chemical compound CCSC1=CC(OC)=C(CCNO)C=C1OC XGFJCRNRWOXGQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 description 1
- CDAISMWEOUEBRE-GPIVLXJGSA-N inositol Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O CDAISMWEOUEBRE-GPIVLXJGSA-N 0.000 description 1
- 229960000367 inositol Drugs 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 125000002463 lignoceryl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000005644 linolenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- XLTANAWLDBYGFU-UHFFFAOYSA-N methyllycaconitine hydrochloride Natural products C1CC(OC)C2(C3C4OC)C5CC(C(C6)OC)C(OC)C5C6(O)C4(O)C2N(CC)CC31COC(=O)C1=CC=CC=C1N1C(=O)CC(C)C1=O XLTANAWLDBYGFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001421 myristyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- YDLYQMBWCWFRAI-UHFFFAOYSA-N n-Hexatriacontane Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC YDLYQMBWCWFRAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JXTPJDDICSTXJX-UHFFFAOYSA-N n-Triacontane Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC JXTPJDDICSTXJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001117 oleyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])/C([H])=C([H])\C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- CDAISMWEOUEBRE-UHFFFAOYSA-N scyllo-inosotol Natural products OC1C(O)C(O)C(O)C(O)C1O CDAISMWEOUEBRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960001153 serine Drugs 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- NRHMKIHPTBHXPF-TUJRSCDTSA-M sodium cholate Chemical compound [Na+].C([C@H]1C[C@H]2O)[C@H](O)CC[C@]1(C)[C@@H]1[C@@H]2[C@@H]2CC[C@H]([C@@H](CCC([O-])=O)C)[C@@]2(C)[C@@H](O)C1 NRHMKIHPTBHXPF-TUJRSCDTSA-M 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- TUNFSRHWOTWDNC-UHFFFAOYSA-N tetradecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCC(O)=O TUNFSRHWOTWDNC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 description 1
- OLTHARGIAFTREU-UHFFFAOYSA-N triacontane Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC(C)CCCCCCCC OLTHARGIAFTREU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- LYTCVQQGCSNFJU-LKGYBJPKSA-N α-bungarotoxin Chemical compound C(/[C@H]1O[C@H]2C[C@H]3O[C@@H](CC(=C)C=O)C[C@H](O)[C@]3(C)O[C@@H]2C[C@@H]1O[C@@H]1C2)=C/C[C@]1(C)O[C@H]1[C@@]2(C)O[C@]2(C)CC[C@@H]3O[C@@H]4C[C@]5(C)O[C@@H]6C(C)=CC(=O)O[C@H]6C[C@H]5O[C@H]4C[C@@H](C)[C@H]3O[C@H]2C1 LYTCVQQGCSNFJU-LKGYBJPKSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/001—Enzyme electrodes
- C12Q1/002—Electrode membranes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S435/00—Chemistry: molecular biology and microbiology
- Y10S435/817—Enzyme or microbe electrode
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
- Y10S436/806—Electrical property or magnetic property
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Zoology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft neue Membran-Biosensoren, die aus einem Festkörper als
Träger, einer Lipiddoppelschicht als Membran, welche über einen Spacer an den
Festkörper gebunden ist, und einem in die Lipiddoppelschicht eingelagerten Re
zeptor, der den Festkörper nicht berührt, bestehen. Die neuen Membran-
Biosensoren sind vor allem durch ihre speziellen Spacer, die ein Oligopeptid in
Helix- oder Faltblattstruktur enthalten, gekennzeichnet.
Membran-Biosensoren des oben bezeichneten prinzipiellen Aufbaus können u. a.
zwei Aufgaben erfüllen:
- - Liganden, die eine spezifische biologische Wechselwirkung mit dem einge bauten Rezeptor aufweisen, können als Analyten in Flüssigkeiten biologi schen Ursprungs detektiert werden, woraus medizintechnische Teststäbchen oder andere medizinische oder biologische Analysenmethoden entwickelt werden können; und
- - verschiedene Liganden in geeigneten Lösungsmitteln können auf ihre Eig nung zur Paarbildung (spezifische Wechselwirkung) mit einem vorgegebe nen Rezeptor überprüft werden, woraus beispielsweise die Entwicklung von chemisch-biologischen Bausteinen für neue Wirkstoffe auf dem Gebiet der Pharmazeutika und der Pflanzenschutzmittel erkannt und gezielt entwickelt werden können.
Rezeptoren können die genannten Wirkungen in biologischen Systemen nur entfal
ten, wenn sie sich innerhalb einer Zellmembran befinden. Solche Zellmembranen
bestehen im allgemeinen aus einer Lipiddoppelschicht. Beispielsweise kann die
Anbindung eines zum vorliegenden Rezeptor spezifischen Liganden eine Öffnung
des Ionenkanals dieses Rezeptors bewirken, so daß ein elektrisches Signal durch
die Lipiddoppelschicht in das Innere einer biologischen Zelle oder aus dem Inne
ren einer solchen biologischen Zelle heraus möglich ist. Künstliche Membran-
Biosensoren, die für die obengenannten analytischen und sonstigen Zwecke
einsetzbar sein sollen, müssen jedoch zur besseren Handhabbarkeit und Haltbarkeit
durch einen Festkörper unterstützt sein. Eine darauf angebrachte Lipiddoppel
schicht bedeutet sodann die Nachstellung der für die Einlagerung des Rezeptors
notwendigen Zellmembran. Für die Sicherstellung der Wirksamkeit des Rezeptors,
der in Zellen biologischen Ursprungs in das Zellinnere hineinreicht und dort nur
Kontakt mit der Zellflüssigkeit hat, ist es notwendig, einen Kontakt des Rezeptors
mit dem unterstützenden Festkörper zu vermeiden.
Zur Vermeidung der Berührung der unterstützenden Festkörper durch den Rezeptor
wurde daher die Lipiddoppelschicht auf ihrer dem Träger zugewandten Seite mit
einem Spacer aus Polyoxyethylen-(Polyoxyalkylen-)Gruppen versehen (EP
441 120-A; WO 93/21528; Langmuir 10 (1994), 197-219). Biosensoren der ge
nannten Art scheinen jedoch bei ihrer Herstellung und ihrem praktischen Gebrauch
schwierig zu sein, da die Polyoxyalkylen-Brückenglieder (Spacer) in Self-
Assembly-(SA-)Verfahren keine ausreichend stabilen Ordnungszustände ergaben,
wodurch Gebrauch und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse stark eingeschränkt
wurden.
Es wurde nunmehr gefunden, daß die genannten Nachteile überwunden werden
können, wenn Oligopeptid enthaltende Spacer-Gruppen eingesetzt werden.
Die Erfindung betrifft durch Festkörper unterstützte Membran-Biosensoren, beste
hend aus einem Festkörper A als Träger, eine Lipiddoppelschicht B als Membran
mit zwischen A und B eingebauten Spacern C und einem in die Lipiddoppel
schicht eingelagerten Rezeptor D, wobei
- a) A auf seiner D zugewandten Oberfläche aus einem korrosionsfesten Mate rial mit einem Abgriff eines elektrischen Signals besteht,
- b) die untere Lipidmonoschicht von B zu 1-40% aller Lipidmoleküle aus Di- (C₈-C₃₀-acyl)-phosphatidyl-Verbindungen mit einer natürlich vorkom menden Kopfgruppe und zu 60-99% aus einem Di-(C₈-C₃₀-acyl)-phospha tid, das jedoch an Stelle der Kopfgruppe den Spacer C trägt, besteht und dessen obere Lipidmonoschicht zu 100% aus Di-(C₈-C₃₀-acyl) phosphatidyl-Verbindungen mit einer natürlich vorkommenden Kopfgruppe besteht, wobei alle Acylgruppen einer Schicht im wesentlichen gleich lang sind, jedoch die Acylgruppen der unteren Lipidmonoschicht gleich oder verschieden lang wie die der oberen Lipidmonoschicht sind,
- c) C aus 1 Molekül Ethanolamin, das eine Esterbindung zur Phosphatgruppe von B ausbildet, einem Oligopeptid in Helix- oder Faltblattstruktur aus 4-20 C₂-C₁₀-α-Aminosäuren und einer Ankergruppe, die eine chemische oder physikochemische Bindung mit A eingeht, besteht, wobei alle C des Biosensors gleich sind, und
- d) D keinen Berührungskontakt mit A hat.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines durch Festkörper
unterstützten Membran-Biosensors, wie oben beschrieben, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß man entweder
- (1) eine Lösung von 1 Teil mit einem Spacer versehenen Lipids und 1-10⁶ Teilen nicht gespacerten Lipids in Wasser, einem organischen Lösungsmit tel aus der Gruppe der C₁-C₄-Alkanole und C₃-C₆-Ketone oder einer Mischung mehrerer von ihnen auf einen Träger A bringt, wobei sich spontan eine untere Lipidmonoschicht, bestehend aus 60-99% mit dem Spacer versehenen Lipidmolekülen und aus 1-40% nicht gespacerten Lipidmolekülen, ausbildet, wobei sich
- (1a) aus wäßrigen Lösungen spontan zusätzlich auch die obere Lipid monoschicht ausbildet, oder
- (1b) bei aus nicht Wasser enthaltenden Lösungen sich nur die untere Lipidmonoschicht ausbildet, die nach einem Spülvorgang mit dem verwendeten organischen Lösungsmittel durch Aufbringen einer Lösung von nicht gespacerten Lipidmolekülen in Wasser zur Lipiddoppelschicht vervollständigt wird,
und eine Micellösung einer Rezeptorsuspension auf die nach (1a) oder (1b)
gebildete Lipiddoppelschicht bringt, wobei sich der Rezeptor D spontan in
die Lipiddoppelschicht einordnet, oder
- (2) eine Lösung von mit einem Spacer versehenen Lipid in einem der obigen Lösungsmittel auf einen Träger A bringt, nach Ausbildung einer Submono lage des Lipids diese Lösung wieder vom Träger entfernt, die auf dem Träger gebildete Submonolage mit einem der obigen Lösungsmittel spült und dann eine micellare Lösung aus Wasser, nicht gespacertem Lipid, Tensid und Rezeptor D auf die Submonolage bringt, wobei sich die Lipiddoppelschicht spontan vervollständigt und sich der Rezeptor D spontan in die Lipiddoppelschicht einordnet, oder
- (3) auf die auf dem Träger A gebildete Submonolage eine Vesikellösung, bestehend aus Rezeptormolekülen und Lipiden, aufbringt, wobei die Vesikel spontan auf der Submonolage fusionieren und sich der Rezeptor D spontan in die Lipiddoppelschicht einordnet.
Als Träger A kommen beliebige dimensionsstabile Festkörper in Frage, die aus
einem keramischen Stoff, einem Metall oder einem duroplastischen oder thermo
plastischen Polymer bestehen können, der auf seiner dem Rezeptor D zugewandten
Oberfläche aus einem korrosionsfesten Material mit einem Abgriff eines elek
trischen Signals besteht. Für den Fall, daß der Träger aus einem korrosionsfesten
metallischen Werkstoff besteht, braucht er an seiner Oberfläche nicht weiter ver
ändert oder beschichtet zu werden. Dies trifft zu beispielsweise für (Halb)Edel
metalle wie Gold, Silber, Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium, Iridium oder
Kupfer. Besteht der Träger aus einem nicht korrosionsfesten Metall, muß er auf
seiner D zugewandten Oberfläche mit einem der genannten korrosionsfesten
(Halb)Edelmetalle plattiert oder anderweitig (z. B. naßchemisch oder elektrolytisch)
beschichtet werden.
Ein korrosionsfestes Trägermaterial, das zugleich den Abgriff eines elektrischen
Signals ermöglicht, ist weiterhin dotiertes Silizium.
Bei nicht korrosionsfesten metallischen Werkstoffen oder bei duroplastischen oder
thermoplastischen Polymeren muß die Oberfläche, die dem Rezeptor D zugewandt
ist, durch eines der genannten korrosionsfesten (Halb)Edelmetalle plattiert oder
anderweitig beschichtet werden.
Auf dem Träger A wird eine Lipiddoppelschicht B angeordnet. Diese Lipiddoppel
schicht besteht aus einer Vielzahl von Molekülen von Di-(C₈-C₃₀-acyl)
phosphatidyl-cholin, die mit den Kohlenwasserstoffenden der Acylgruppen
zueinander gerichtet sind und eine hoch ausgerichtete Struktur aufweisen. Während
die obere Schicht dieser Doppelschicht zu 100% aus solchen Phosphatidyl-cholin-
Molekülen besteht, ist die untere Schicht der Doppelschicht B nur zu 1-40% aller
Lipidmoleküle aus Di-(C₈-C₃₀-acyl)-phosphatidyl-cholin aufgebaut und zu 60-99%
aus einem Di-(C₈-C₃₀-acyl)-phosphatid, bei dem an Stelle des Cholins ein Spacer
C tritt. In bevorzugter Weise bestehen die erfindungsgemäßen Biosensoren in der
unteren Lipidmonoschicht von B zu 10-30% aller Lipidmoleküle aus Di-(C₈-C₃₀-
acyl)-phosphatidyl-cholin und zu 70-90% aus einem Di-(C₈-C₃₀-acyl)-phosphatid,
das jedoch anstelle des Cholins den Spacer C trägt, und in der oberen Schicht zu
100% aus Di-(C₈-C₃₀-acyl)-phosphatidyl-cholin. In weiterhin bevorzugter Weise
enthalten die Acylgruppen 10-24 C-Atome.
Die beiden langkettigen Fettsäuren, deren Acylgruppen mit dem Glycerin verestert
sind, haben in Form der Acylgruppen 8-30 C-Atome, bevorzugt 10-24 C-Atome.
Ein typischer Acylrest ist der Myristylrest -CO-(CH₂)₁₂-CH₃ mit insgesamt 14 C-
Atomen. Andere Beispiele für Acylgruppen, die erfindungsgemäß geeignet sind,
sind der Caprylylrest -CO-(CH₂)₆-CH₃ mit 8 C-Atomen, der Capronylrest -CO-
(CH₂)₈-CH₃ mit 10 C-Atomen, der Laurylrest, der Palmitylrest, der Stearylrest, der
von der n-Eicosancarbonsäure abgeleitete Arachinylrest (C₂₀), der von der Tetra
cosan-carbonsäure abgeleitete Lignocerylrest (C₂₄) und der von der Triacontan
carbonsäure abgeleitete Acylrest (C₃₀). Alle in Frage kommenden Acylreste sind
geradkettig. Außer den bereits aufgeführten Acylresten mit geradzahliger C-Atom
zahl sind auch die mit ungeradzahliger C-Atomzahl einsetzbar, beispielsweise der
Acylrest der Tridecan-carbonsäure (C₁₃), der Acylrest der Pentadecan-carbonsäure
(C₁₅), der Acylrest der Heptadecancarbonsäure (Margarinsäure; C₁₇), der Acylrest
der Heneicosan-säure (C₂₁) und andere. Außer den gesättigten Acylresten mit
geradzahliger oder ungeradzahliger C-Atomzahl kommen ungesättigte Acylreste in
Frage, wie Oleyl (C₁₈), Elainidyl (C₁₈), Linolyl (C₁₈), Linolenyl (C₁₈) oder ihre
Homologen mit abweichender C-Atomzahl. Lediglich aus Gründen der besseren
Verfügbarkeit bevorzugt man Acylreste mit geradzahligen C-Atomzahlen.
In der Lipiddoppelschicht B des erfindungsgemäßen Membran-Biosensors stehen
sich die beiden Lipidmonoschichten mit den Kohlenwasserstoffresten der Acyl
gruppen gegenüber.
Innerhalb jeder Lipidmonoschicht haben alle darin vorhandenen Acylgruppen im
wesentlichen die gleiche Kettenlänge. Dies bedeutet, daß in Acylgruppen einer
vorgesehenen Kettenlänge innerhalb des oben genannten Bereichs für eine Lipid
monoschicht auch bis zu 30 Mol-% solche der anschließenden Kettenlängen mit
bis zu 2 C-Atomen weniger bzw. mehr vorhanden sein können. Bei einer vor
gesehenen Kettenlänge von 16 C-Atomen können also bis zu insgesamt 30 Mol-%
solche mit 14, 15, 17 bzw. 18 C-Atomen oder Gemische hiervon vorliegen. Aus
Gründen der vereinfachten Handhabung kann es sinnvoll und vorteilhaft sein, in
beiden Lipidmonoschichten Acylgruppen gleicher Kettenlänge einzubauen. Dies ist
auch in den oben beschriebenen Herstellungsverfahren zur Ausbildung des
erfindungsgemäßen Membran-Biosensors gemäß (1a) und (2), bei denen sich die
Lipiddoppelschicht selbst organisiert, notwendig, um im wesentlichen gleiche Ket
tenlängen in den jeweiligen Lipidmonoschichten sicherzustellen. Die Herstellungs
variante (1b), bei der sich gezielt zunächst nur die untere Lipidmonoschicht her
stellen läßt, ermöglicht es jedoch, die separat aufgetragene obere Lipidmonoschicht
mit Acylgruppen, die eine gegenüber der unteren Lipidmonoschicht verschiedene
Zahl von C-Atomzahlen hat, aufzutragen. Innerhalb der aufgetragenen oberen
Lipidmonoschicht haben jedoch wiederum alle Acylgruppen die gleiche Ketten
länge.
Der Spacer C besteht aus einem Molekül Ethanolamin, das esterartig an die
Phosphatgruppe des Diacylphosphatids gebunden ist. An das N-Atom des
Ethanolamins ist sodann ein Oligopeptid aus 4-20 α-Aminosäuren gebunden. In
bevorzugter Weise handelt es sich um ein Oligopeptid aus 4-10 α-Aminosäuren.
Die α-Aminosäuren enthalten 2-10 C-Atome, bevorzugt 2-4 C-Atome, besonders
bevorzugt handelt es sich um Glycin mit 2 C-Atomen. Oligopeptid-Spacer eines
solchen Aufbaus liegen in einer Helix- oder Faltblattstruktur vor und ermöglichen
dadurch eine hohe Ordnung im Verhältnis zwischen der unteren Monoschicht der
Lipiddoppelschicht und dem Träger A. Diese hohe Ordnung ermöglicht einerseits
eine der natürlichen Zellmembran nachempfundene Umgebung für den Rezeptor D
und vermeidet andererseits einen Kontakt dieses Rezeptors D mit dem Träger A.
Die Variabilität dieses Spacers im erfindungsgemäßen Membran-Biosensor erlaubt
es, auf die Größe und den Raumbedarf des Rezeptors D gezielt einzugehen. Der
Spacer trägt schließlich mit Bindung an das N-Atom der terminalen α-Aminosäure
eine Ankergruppe, die es erlaubt, die gespacerte untere Lipidmonoschicht der
Lipiddoppelschicht B auf der Oberfläche des korrosionsfesten Materials mit dem
Träger A, der den Abgriff eines elektrischen Signals erlaubt, zu fixieren. Wie oben
bereits dargestellt wurde, ist die korrosionsfeste Oberfläche des Trägers A, die den
Abgriff eines elektrischen Signals erlaubt, ein (Halb)Edelmetall, so daß als Anker
gruppe eine solche in Frage kommt, die beispielsweise eine Thiol- oder Disulfid
gruppe hat. Eine Thiol- oder Disulfidgruppe kommt insbesondere bei einem der
(Halb)Edelmetalle, besonders bei Gold oder bei Platin in Frage. Für den Fall, daß
die korrosionsfeste und den Abgriff eines elektrischen Signals erlaubende Ober
fläche beispielsweise dotiertes Silizium ist, kommt als Ankergruppe auch eine mit
einer Silan-Gruppierung in Frage.
Solche Thiol-, Disulfid- oder Silan-Gruppen stellen eine chemische oder physiko
chemische Bindung mit dem Träger A her. Weitere Ankergruppen sind: Carboxyl
gruppen, Isocyanate, Säureanhydride. Der Aufbau der erfindungsgemäß vorhande
nen beiden Lipidschichten der Lipiddoppelschicht B ist den natürlich vorkommen
den Phosphatiden Sphingomyelinen und Chloesterol in Zellmembranen
nachgestellt. Phosphatide, die natürlich vorkommen, sind solche, bei denen an das
Glycerin zwei langkettige Fettsäuren und ein Phosphorsäurerest gebunden sind
(Phosphatidsäure), wobei an den Phosphorsäurerest eine weitere Verbindung aus
der Gruppe der natürlich vorkommenden Kopfgruppen von Phospholipiden
gebunden ist; solche Kopfgruppen sind beispielsweise: Cholin, Glycerin,
Ethanolamin, Serin und Inositol. In allen genannten Fällen stellen diese Verbin
dungen Amphiphile dar; bevorzugt sind solche, die die Aktivität des Rezeptors
erhalten. In den nicht gespacerten Lipidschichten ist diese Base in bevorzugter
Weise das bereits genannte Cholin. Weitere Basen außer Cholin sind die oben
genannten. In den mit einem Spacer ausgerüsteten Lipideinheiten tritt in der oben
beschriebenen Weise an die Stelle des Cholins der Spacer mit dem Ethanolamin
und dem sich daran anschließenden weiteren, oben beschriebenen Aufbau des
gesamten Spacers einschließlich der Ankergruppe.
Damit stehen nunmehr auf dem Träger A fixierte Lipiddoppelschichten B zur Ver
fügung, die mit Hilfe der in die untere Lipidmonoschicht eingebauten Spacer C
einen vorausbestimmbaren Abstand zum Träger A haben. Diese Lipiddoppel
schichten simulieren eine natürliche Zellmembran. In diese Lipiddoppelschichten
kann nunmehr ein Rezeptor D eingebracht werden. Solche Rezeptoren D haben
einen hydrophoben membrandurchspannenden Teil mit hydrophilen Domänen
unterschiedlicher Größe. Solche Rezeptoren können außerdem unterschiedliche
Längen aufweisen. Das Einbringen dieser Rezeptoren D in die Lipiddoppelschicht
B erfolgt spontan durch Selbstorganisation von D in B. Durch den Aufbau der
Lipiddoppelschicht B mit unterschiedlich langen Acylresten und mit unterschied
lich langen Spacergruppen C kann auf den Raumbedarf unterschiedlich langer
Rezeptoren D Rücksicht genommen werden, ohne daß solche Rezeptoren D Kon
takt mit dem Träger A erhalten. Durch die im Herstellungsverfahren (2) zunächst
aufgetragene Submonolage kann weiterhin der gezielte Prozentsatz an unterer
Lipidmonoschicht eingestellt werden, die einen Spacer und eine Ankergruppe
tragen.
Die beigefügten Fig. 1, 2, 3 und 4a bis 4c verdeutlichen den Aufbau und eine Her
stellungsvariante der erfindungsgemäßen Membran-Biosensoren. In Fig. 1 bedeutet
A die Oberfläche des als Träger dienenden Festkörpers, die aus einem korro
sionsfesten Material mit einem Abgriff eines elektrischen Signals besteht, B die
Lipiddoppelschicht, in der beide Lipidmonoschichten mit ihren langkettigen
Kohlenwasserstoffresten der Acylgruppen zueinander stehen, C in stilisierter Weise
den Spacer, mit dem einzelne Lipidmoleküle der unteren Lipidmonoschicht an die
Oberfläche des Trägers A gebunden sind, und D einen eingelagerten Rezeptor. In
Fig. 2 wird der Aufbau nicht gespacerter Lipidmoleküle gezeigt, die von oben
nach unten angeordnet folgende Bestandteile aufweisen: zwei gleich lange
Acylreste (in Fig. 1, Fig. 2 und der noch folgenden Fig. 3 jeweils am Beispiel des
Myristylrestes (C₁₄) demonstriert), den Glycerinrest, den Phosphorsäurerest und
den Cholinrest. Fig. 3 zeigt den Aufbau eines mit einem Spacer C versehenes
Lipidmolekül mit den von oben nach unten wie folgt angeordneten Resten: zwei
gleich lange Acylreste, den Glycerinrest, den Phosphorsäurerest, den Ethanolamin
rest, vier Glycinreste, die den Oligopeptid-Spacerteil verkörpern und das Mer
captopropionsäureamid als Ankergruppe. Fig. 4a bis 4c zeigt schließlich den
schrittweisen Aufbau der erfindungsgemäßen Membran-Biosensoren im Sinne der
oben beschriebenen Herstellungsvariante (3). Fig. 4a zeigt hierbei das Aufbringen
von mit Spacern C einschließlich Ankergruppen versehenen Lipidmolekülen (ge
wellte Linie stellt den gesamten Spacer C dar, der innen weiße Kreis stellt den
Phosphorsäure-Glycerin-Teil des Lipids dar, die beiden vom innen weißen Kreis
abgehenden Linien stellen die beiden Acylreste dar. Der von Fig. 4a nach Fig. 4b
weisende Pfeil stellt den nächsten Schritt dar, nämlich die Zugabe einer ver
sikulären Lösung, die aus nicht gespacerten Phospholipiden mit einem analogen
Aufbau zu Fig. 4a, jedoch ohne Spacer C und Rezeptoren zusammengesetzt ist.
Der von Fig. 4b nach Fig. 4c zeigende Pfeil stellt sodann die spontane Selbst
organisation der weiter oben beschriebenen Lipiddoppelschicht mit eingelagerten
Rezeptoren dar. Es ist erkennbar, daß die in Fig. 4a hergestellte Submonoschicht
mit nicht gespacerten Lipidmolekülen aufgefüllt wird und daß die obere Lipid
monoschicht nur aus nicht gespacerten Lipidmolekülen besteht.
Das zu bedampfende Substrat, in der Regel Glas oder Silizium, wird in
heißer 2%iger Detergenzlösung (70°C) unter Ultraschall 15 min gereinigt
und anschließend 20 min mit Reinstwasser gespült, um restliches Detergenz
zu entfernen. Das Substrat wird in einem Agronplasma von anhaftenden
Adsorbaten befreit und in einer Aufdampfanlage mit einer dünnen
Chromschicht von ca. 10-20 nm und anschließend mit einer Goldschicht
von 100-200 nm bedampft. Der elektrische Abgriff erfolgt direkt an der
Goldschicht.
Zur Präparation einer Lipidmonoschicht bestehend aus einem Di
myristylphopshatidylethanolamin, welches einen Spacer aus fünf
Glycinresten und eine endständige Thiolgruppe trägt, wird das Argon-
Plasma-gereinigte Goldsubstrat mit einer 0,1-1 mM ethanolischen Lösung
dieses Spacerlipids inkubiert. Der self assembly Prozeß wird nach 1-5 min
abgebrochen, so daß eine unvollständige Lipidmonoschicht mit einem
Belegungsgrad von etwa 70% erhalten wird. Anschließend wird das
beschichtete Goldsubstrat intensiv mit Ethanol gespült.
Ausgehend von isolierten Membranfragmenten aus Ropedo marmorata wird
der nikotrinische Acetylchlolinrezeptor in Versikel mit Hilfe der Detergenz-
Verdünnungsmethode rekonstituiert. Mambranfragmente mit 1 nmol α-
Bungarotoxin-Bindungsstellen, 5 mg 1-Palmityl-2-oleyl-phosphatidylcholin
und 2% Natriumcholat werden in einem Tris-Puffer suspendiert und im
Ultraschallbad bis zu einer klaren micellaren Lösung beschallt. Die
Lösung wird 12 h gegen reinen Puffer dialysiert.
Die aus 1.3 erhaltenen Versikel mit rekonstrituiertem Rezeptorprotein
werden zu der hydrophoben trägerfixierten Monoschicht in einem Tris-
Puffer gegeben und die Fusion der Versikel mit der Oberfläche bei 30-
40°C eingeleitet. Nach Beendigung des Fusionsprozesses, der in der Regel
nach ein bis zwei Stunden abgeschlossen ist, wird die Versikellösung gegen
reine Pufferlösung ausgetauscht.
Claims (8)
1. Durch Festkörper unterstützte Membran-Biosensoren, bestehend aus einem
Festkörper A als Träger, einer Lipiddoppelschicht B als Membran mit zwi
schen A und B eingebauten Spacern C und einem in die Lipiddoppel
schicht eingelagerten Rezeptor D, wobei
- a) A auf seiner D zugewandten Oberfläche aus einem korrosionsfesten Material mit einem Abgriff eines elektrischen Signals besteht,
- b) die untere Lipidmonoschicht von B zu 1-40% aller Lipidmoleküle aus Di-(C₈-C₃₀-acyl)-phosphatidyl-Verbindungen mit einer natürlich vorkommenden Kopfgruppe und zu 60-99% aus einem Di-(C₈-C₃₀ acyl)-phosphatid, das jedoch an Stelle der Kopfgruppe den Spacer C trägt, besteht und dessen obere Lipidmonoschicht zu 100% aus Di- (C₈-C₃₀-acyl)-phosphatidyl-Verbindungen mit einer natürlich vorkommenden Kopfgruppe besteht, wobei alle Acylgruppen einer Schicht im wesentlichen gleich lang sind, jedoch die Acylgruppen der unteren Lipidmonoschicht gleich oder verschieden lang wie die der oberen Lipidmonoschicht sind,
- c) C aus 1 Molekül Ethanolamin, das eine Esterbindung zur Phosphat gruppe von B ausbildet, einem Oligopeptid in Helix- oder Faltblatt struktur aus 4-20 C₂-C₁₀-α-Aminosäuren und einer Ankergruppe die eine chemische oder physikochemische Bindung mit A eingeht, besteht, wobei alle C des Biosensors gleich sind, und
- d) D keinen Berührungskontakt mit A hat.
2. Verfahren zur Herstellung eines durch Festkörper unterstützten Membran-
Biosensors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man entweder
- (1) eine Lösung von 1 Teil mit einem Spacer versehenen Lipid und 1-10⁶ Teilen nicht gespacerten Lipids in Wasser, einem organischen Lösungsmittel aus der Gruppe der C₁-C₄-Alkanole und C₃-C₆- Ketone oder einer Mischung mehrerer von ihnen auf einen Träger A bringt, wobei sich spontan eine untere Lipidmonoschicht, bestehend aus 60-99% mit dem Spacer versehenen Lipidmolekülen und aus 1-40% nicht gespacerten Lipidmolekülen, ausbildet, wobei sich
- (1a) aus wasserhaltigen Lösungen spontan zusätzlich auch die obere Lipidmonoschicht ausbildet, oder
- (1b) bei aus nicht Wasser enthaltenden Lösungen sich nur die untere Lipidmonoschicht ausbildet, die nach einem Spül vorgang mit dem verwendeten organischen Lösungsmittel durch Aufbringen einer Lösung von nicht gespacerten Lipid molekülen in Wasser zur Lipiddoppelschicht vervollständigt wird,
und eine Micellösung einer Rezeptorsuspension auf die nach (1a) oder (1b)
gebildete Lipiddoppelschicht bringt, wobei sich der Rezeptor D spontan in
die Lipiddoppelschicht einordnet, oder
- (2) eine Lösung von mit einem Spacer versehenen Lipid in einem der obigen Lösungsmittel auf einen Träger A bringt, nach Ausbildung einer Submonolage des Lipids diese Lösung wieder vom Träger entfernt, die auf dem Träger gebildete Submonolage mit einem der obigen Lösungsmittel spült und dann eine micellare Lösung aus Wasser, nicht gespacertem Lipid, Tensid und Rezeptor D auf die Submonolage bringt, wobei sich die Lipiddoppelschicht spontan vervollständigt und sich der Rezeptor D spontan in die Lipid doppelschicht einordnet, oder
- (3) auf die auf dem Träger A gebildete Submonolage eine Versikellösung, bestehend aus Rezeptormolekülen und Lipiden, auf bringt, wobei die Versikel spontan auf der Submonolage susionieren und sich der Rezeptor D spontan in die Lipiddoppelschicht einordnet.
3. Biosensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Lipid
monoschicht von B zu 10-30% aller Lipidmoleküle aus Di-(C₈-C₃₀-acyl)
phosphatidyl-cholin und zu 70-90% aus einem Di-(C₈-C₃₀-acyl)-phospha
tid, das jedoch an Stelle des Cholins den Spacer C trägt, besteht.
4. Biosensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Acylgruppen
10-24 C-Atome enthalten.
5. Biosensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als α-Amino
säuren für das Oligopeptid solche mit 2-4 C-Atomen, bevorzugt das Glycin,
eingesetzt werden.
6. Biosensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die D zuge
wandte Oberfläche von A aus Gold oder Platin besteht.
7. Biosensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankergruppe
zum Eingehen einer chemischen Bindung mit der aus Gold oder Platin
bestehenden Oberfläche von A eine Thiol- oder Disulfidgruppe enthält.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19607279A DE19607279A1 (de) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | Durch Festkörper unterstützte Membran-Biosensoren |
| EP97102367A EP0793095A1 (de) | 1996-02-27 | 1997-02-14 | Durch Festkörper unterstützte Membran-Biosensoren |
| US08/803,586 US5846814A (en) | 1996-02-27 | 1997-02-20 | Solid-supported membrane biosensors |
| JP9054258A JPH09236571A (ja) | 1996-02-27 | 1997-02-24 | 固体支持膜バイオセンサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19607279A DE19607279A1 (de) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | Durch Festkörper unterstützte Membran-Biosensoren |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19607279A1 true DE19607279A1 (de) | 1997-08-28 |
Family
ID=7786531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19607279A Withdrawn DE19607279A1 (de) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | Durch Festkörper unterstützte Membran-Biosensoren |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5846814A (de) |
| EP (1) | EP0793095A1 (de) |
| JP (1) | JPH09236571A (de) |
| DE (1) | DE19607279A1 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10048822A1 (de) * | 2000-09-29 | 2002-04-18 | Nimbus Biotechnologie Gmbh | Verfahren zur Immobilisierung von Lipidschichten |
| WO2002074983A1 (de) * | 2001-03-15 | 2002-09-26 | Iongate Biosciences Gmbh | Sensoranordnung, vorrichtung und verfahren zur amperometrischen und/oder potentiometrischen, pharmakologischen wirkort- und/oder wirkstofftestung |
| DE102006039588A1 (de) * | 2006-08-16 | 2008-02-21 | Technische Universität Dresden | Substrat mit Lipidmembranen, Verfahren zur Erzeugung sowie Anordnung hierzu |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19705909A1 (de) | 1996-08-23 | 1998-08-20 | Inst Physikalische Hochtech Ev | Neuartige Dünnschichten für die Mikrosystemtechnik und Mikrostrukturierung sowie ihre Verwendung |
| US6503452B1 (en) | 1996-11-29 | 2003-01-07 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Biosensor arrays and methods |
| US6699719B2 (en) * | 1996-11-29 | 2004-03-02 | Proteomic Systems, Inc. | Biosensor arrays and methods |
| WO1998023948A1 (en) * | 1996-11-29 | 1998-06-04 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Arrays of independently-addressable supported fluid bilayer membranes and methods of use thereof |
| US7144486B1 (en) | 1997-04-30 | 2006-12-05 | Board Of Trustees Of The University Of Arkansas | Multilayer microcavity devices and methods |
| EP0911088A3 (de) | 1997-10-21 | 2002-07-31 | Roche Diagnostics GmbH | Verfahren zur Beschichtung von Oberflächen |
| AU4829099A (en) * | 1998-06-22 | 2000-01-10 | Regents Of The University Of California, The | Triggered optical biosensor |
| US6429023B1 (en) | 1998-07-20 | 2002-08-06 | Shayda Technologies, Inc. | Biosensors with polymeric optical waveguides |
| AUPP856399A0 (en) * | 1999-02-08 | 1999-03-04 | Australian Membrane And Biotechnology Research Institute | Improved compounds for protein binding |
| DE19961951C2 (de) * | 1999-12-20 | 2003-09-18 | Univ Dresden Tech | Verfahren zur Herstellung einer biosensorischen Schicht und Vorrichtung zur Messung mit derartigen Schichten |
| US6541071B1 (en) | 2000-03-23 | 2003-04-01 | Corning Incorporated | Method for fabricating supported bilayer-lipid membranes |
| US7348183B2 (en) * | 2000-10-16 | 2008-03-25 | Board Of Trustees Of The University Of Arkansas | Self-contained microelectrochemical bioassay platforms and methods |
| US7456028B2 (en) | 2000-10-16 | 2008-11-25 | Board Of Trustees Of The University Of Arkansas, N.A. | Electrochemical method for detecting water born pathogens |
| US7205347B2 (en) | 2000-10-19 | 2007-04-17 | Trans Photonics, Llc. | Substituted-polyaryl chromophoric compounds |
| SE0100875D0 (sv) * | 2001-03-14 | 2001-03-14 | Biacore Ab | Method of preparing supported lipid film membranes and use thereof |
| JP4248246B2 (ja) * | 2001-03-14 | 2009-04-02 | ジーイー・ヘルスケア・バイオ−サイエンシーズ・アーベー | 支持されたリピドフィルム膜の製造方法およびそれらの使用 |
| WO2003016040A1 (en) * | 2001-04-16 | 2003-02-27 | The Regents Of The University Of California | Membrane mimetic architectures on nanoporous materials |
| AU2003266155A1 (en) * | 2002-09-11 | 2004-04-30 | Synamem Corporation | Membrane-based assays |
| CN1692278A (zh) * | 2002-12-20 | 2005-11-02 | 松下电器产业株式会社 | 生物传感器 |
| US7695752B2 (en) * | 2003-01-24 | 2010-04-13 | The Government Of The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Health And Human Services | Target activated microtransfer |
| US7709047B2 (en) * | 2003-01-24 | 2010-05-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Health And Human Services | Target activated microtransfer |
| JP4497903B2 (ja) * | 2003-12-02 | 2010-07-07 | 財団法人大阪産業振興機構 | タンパク質チップおよびそれを用いたバイオセンサー |
| WO2006110350A2 (en) * | 2005-03-29 | 2006-10-19 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Method of fabricating lipid bilayer membranes on solid supports |
| JP5105535B2 (ja) * | 2008-03-25 | 2012-12-26 | 国立大学法人東京工業大学 | 匂いセンサ用感応膜および匂いセンサ素子 |
| US9885682B2 (en) * | 2011-12-02 | 2018-02-06 | The Johns Hopkins University | Biosensor systems and related methods for detecting analytes in aqueous and biological environments |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1335879C (en) * | 1987-07-27 | 1995-06-13 | Bruce Andrew Cornell | Receptor membranes |
| IL93020A (en) | 1990-01-09 | 1995-06-29 | Yeda Res & Dev | Biosensors comprising a lipid bilayer doped with ion channels anchored to a recording electrode by bridging molecules |
| EP0639269B1 (de) * | 1991-03-27 | 2002-06-12 | Ambri Limited | Ionisches reservoir an der oberfläche einer elektrode |
| JPH07508342A (ja) | 1992-04-22 | 1995-09-14 | エコール ポリテクニーク フェデラル ドゥ ローザンヌ（エーペーエフエル） | 脂質膜センサー |
| EP1130387A1 (de) * | 1992-10-01 | 2001-09-05 | Australian Membrane And Biotechnology Research Institute | Linkerlipid zur Sensormembranen |
-
1996
- 1996-02-27 DE DE19607279A patent/DE19607279A1/de not_active Withdrawn
-
1997
- 1997-02-14 EP EP97102367A patent/EP0793095A1/de not_active Withdrawn
- 1997-02-20 US US08/803,586 patent/US5846814A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-02-24 JP JP9054258A patent/JPH09236571A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10048822A1 (de) * | 2000-09-29 | 2002-04-18 | Nimbus Biotechnologie Gmbh | Verfahren zur Immobilisierung von Lipidschichten |
| WO2002074983A1 (de) * | 2001-03-15 | 2002-09-26 | Iongate Biosciences Gmbh | Sensoranordnung, vorrichtung und verfahren zur amperometrischen und/oder potentiometrischen, pharmakologischen wirkort- und/oder wirkstofftestung |
| DE10112505C1 (de) * | 2001-03-15 | 2003-01-30 | Iongate Biosciences Gmbh | Sensoranordnung und Vorrichtung zur amperometrischen und/oder potentiometrischen, pharmakologischen Wirkort- und/oder Wirkstofftestung sowie Verfahren zur amperometrischen und/oder potentiometrischen, pharmakologischen Wirkort- und/oder Wirkstofftestung |
| DE102006039588A1 (de) * | 2006-08-16 | 2008-02-21 | Technische Universität Dresden | Substrat mit Lipidmembranen, Verfahren zur Erzeugung sowie Anordnung hierzu |
| DE102006039588B4 (de) * | 2006-08-16 | 2011-01-27 | Technische Universität Dresden | Substrat mit Lipidmembranen, Verfahren zur Erzeugung sowie Anordnung hierzu |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0793095A1 (de) | 1997-09-03 |
| JPH09236571A (ja) | 1997-09-09 |
| US5846814A (en) | 1998-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0793095A1 (de) | Durch Festkörper unterstützte Membran-Biosensoren | |
| DE69811886T2 (de) | Biosensor mit ionendurchlässige kanäle aufweisender lipidmembran | |
| EP0154620B1 (de) | Struktur mit Membranen, die durchgehende Poren aufweisen, Verfahren zum Herstellen dieser Struktur sowie Verwendungen der Struktur | |
| DE69720391T2 (de) | Cholesterinsensor und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE69305160T2 (de) | Lipidmembranen fur biosensoranwendungen | |
| EP1289642B2 (de) | Nanokapseln mit einer polyelektrolythülle | |
| DE69525639T2 (de) | Herstellung kleiner partikel | |
| DE19852928C1 (de) | Strukturen in Form von Hohlkugeln | |
| EP1098696B1 (de) | Polyelektrolythüllen auf biologischen templaten | |
| EP1056475B1 (de) | Dendrimere fullerenderivate, verfahren zur herstellung und verwendung als neuroprotektiva | |
| DE112008003078T5 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur einseitigen Doppelschichtbildung | |
| DE19742156A1 (de) | Funktionelle dünne Filme und ein Verfahren zu deren Herstellung | |
| DE2536572A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum nachweisen biologischer teilchen | |
| EP3143388B1 (de) | Elektrochemischer gassensor mit einer graphenelektrode, die auf einer gaspermeablen membran aufgetragen ist und herstellungsverfahren der elektrode für diesen elektrochemischen gassensor | |
| EP1304160A1 (de) | Stabilisierte Mischungen von Liposomen und Emulsionen | |
| DE60132390T2 (de) | Biosensor und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE2459960A1 (de) | Verfahren zur herstellung von mikrokapseln | |
| DE69632100T2 (de) | Lipid-Dispersion und Herstellungsverfahren | |
| DE68910227T2 (de) | Verfahren zur Herstellung planarer Membranen. | |
| DE3734078C2 (de) | ||
| EP1325334A2 (de) | Verfahren zur immobilisierung von lipidschichten | |
| Kataoka-Hamai et al. | Determining the dependence of interfacial tension on molecular area for phospholipid monolayers formed at silicone oil–water and tricaprylin–water interfaces by vesicle fusion | |
| DE69716638T2 (de) | Oberflächenmuster von affinitätreagentien mittels photoablation | |
| DE112019005512T5 (de) | Exosom-träger für die abgabe molekularer beladung | |
| EP0189019B1 (de) | Struktur mit Membranen, die durchgehende Poren aufweisen, Verfahren zum Herstellen dieser Struktur sowie Verwendung der Struktur |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |