TY - JOUR A1 - Tannenberg, Robert A1 - Tscheuschner, Georg A1 - Raab, Christopher A1 - Flemig, Sabine A1 - Döring, Sarah A1 - Ponader, Marco A1 - Thurmann, Melinda A1 - Paul, Martin A1 - Weller, Michael G. T1 - Simplified Sample Preparation and Lateral Flow Immunoassay for the Detection of Plant Viruses N2 - Lateral flow immunoassays (LFAs) are widely used for on-site testing; however, their use for the rapid detection of plant viruses in the field is often limited by inconvenient sample preparation. Here, we present a new sampling method and a simplified dipstick LFA format for the detection and monitoring of cowpea chlorotic mottle virus (CCMV) as a model plant pathogen. The assay employs a monoclonal mouse antibody for capture and a poly-clonal rabbit antibody conjugated to 80 nm gold nanoparticles for detection. Conventional sample and conjugate pads are omitted, allowing the test strips to be dipped directly into wells containing plant extract and antibody–gold conjugate. No plastic casing was required, which could lead to a reduction in waste. It was shown that CCMV concentrations as low as 3.5 µg/L or 350 pg per sample could be reliably detected in 15 min. Specificity tests confirmed that other plant viruses, cowpea mosaic virus (CPMV) and tobacco mosaic virus (TMV), did not produce false-positive results. In addition, we describe a new method for on-site sampling using a manual punch and a syringe equipped with a frit. This step combines grinding the sample, extraction, filtration, and reconstitution and mixing of the antibody-gold conjugate, enabling the analysis of punched leaf disks without laboratory equipment. When applied to CCMV-infected cowpea plants, the assay revealed systemic infection before visual symptoms became apparent. This work demonstrates that simplified LFAs combined with innovative sampling techniques can provide sensitive, specific, and rapid diagnostics for crop monitoring and support early intervention strategies in agriculture. N2 - Lateral-Flow-Immunoassays (LFAs) werden häufig für Vor-Ort-Tests eingesetzt; ihr Einsatz zum schnellen Nachweis von Pflanzenviren im Feld wird jedoch oft durch eine umständliche Probenvorbereitung eingeschränkt. Hier stellen wir eine neue Probenahmemethode und ein vereinfachtes Dipstick-LFA-Format zum Nachweis und zur Überwachung des Cowpea Chlorotic Mottle Virus (CCMV) als Modellpflanzenpathogen vor. Der Test verwendet einen monoklonalen Maus-Antikörper zur Bindung und einen polyklonalen Kaninchen-Antikörper, der an 80-nm-Goldnanopartikel konjugiert ist, zum Nachweis. Herkömmliche Proben- und Konjugatpads entfallen, sodass die Teststreifen direkt in Vertiefungen getaucht werden können, die Pflanzenextrakt und das Antikörper-Gold-Konjugat enthalten. Es ist keine Kunststoffhülle erforderlich, was zu einer Reduzierung des Abfallaufkommens führen könnte. Es zeigte sich, dass CCMV-Konzentrationen von nur 3,5 µg/L oder 350 pg pro Probe innerhalb von 15 Minuten zuverlässig nachgewiesen werden konnten. Spezifitätstests bestätigten, dass andere Pflanzenviren, das Cowpea Mosaic Virus (CPMV) und das Tobacco Mosaic Virus (TMV), keine falsch-positiven Ergebnisse lieferten. Darüber hinaus beschreiben wir eine neue Methode zur Probenahme vor Ort unter Verwendung eines manuellen Lochers und einer mit einer Fritte ausgestatteten Spritze. Dieser Schritt kombiniert das Zerkleinern der Probe, die Extraktion, die Filtration sowie die Rekonstitution und das Mischen des Antikörper-Gold-Konjugats und ermöglicht so die Analyse der ausgestanzten Blattscheiben ohne Laborausrüstung. Bei der Anwendung an mit CCMV infizierten Augenbohnenpflanzen zeigte der Assay eine systemische Infektion, bevor visuelle Symptome erkennbar wurden. Diese Arbeit zeigt, dass vereinfachte LFAs in Kombination mit innovativen Probenahmetechniken eine sensitive, spezifische und schnelle Diagnostik für die Pflanzenüberwachung bieten und Strategien zur frühzeitigen Intervention in der Landwirtschaft unterstützen können. KW - Point-of-care diagnostics KW - Dipstick immunoassay KW - Pre-symptomatic detection KW - Precision agriculture KW - Integrated pest management KW - Crop health monitoring PY - 2026 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-657039 DO - https://doi.org/10.3390/bios16020100 SN - 2079-6374 VL - 16 IS - 2 SP - 1 EP - 16 PB - MDPI AG CY - Basle, Switzerland AN - OPUS4-65703 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Döring, Sarah A1 - Wulfes, Birte S. A1 - Atanasova, Aleksandra A1 - Jaeger, Carsten A1 - Walzel, Leopold A1 - Tscheuschner, Georg A1 - Flemig, Sabine A1 - Gawlitza, Kornelia A1 - Feldmann, Ines A1 - Konthur, Zoltán A1 - Weller, Michael G. T1 - Corundum Particles as Trypsin Carrier for Efficient Protein Digestion N2 - Reusable enzyme carriers are valuable for proteomic workflows, yet many supports are expensive or lack robustness. This study describes the covalent immobilization of recombinant trypsin on micrometer-sized corundum particles and assesses their performance in protein digestion and antibody analysis. The corundum surface was cleaned with potassium hydroxide, silanized with 3-aminopropyltriethoxysilane and activated with glutaraldehyde. Recombinant trypsin was then attached, and the resulting imines were reduced with sodium cyanoborohydride. Aromatic amino acid analysis (AAAA) estimated an enzyme loading of approximately 1 µg/mg. Non-specific adsorption of human plasma proteins was suppressed by blocking residual aldehydes with a Tris-glycine-lysine buffer. Compared with free trypsin, immobilization shifted the temperature optimum from 50 to 60 °C and greatly improved stability in 1 M guanidinium hydrochloride. Activity remained above 80% across several reuse cycles, and storage at 4 °C preserved functionality for weeks. When applied to digesting the NISTmAb, immobilized trypsin provided peptide yields and sequence coverage comparable to soluble enzyme and outperformed it at elevated temperatures. MALDI-TOF MS analysis of Herceptin digests yielded fingerprint spectra that correctly identified the antibody and achieved 60% sequence coverage. The combination of low cost, robustness and analytical performance makes corundum-immobilized trypsin an attractive option for research and routine proteomic workflows. N2 - Wiederverwendbare Enzymcarrier sind für proteomische Arbeitsabläufe von großem Wert, doch viele Trägermaterialien sind teuer oder nicht robust genug. Diese Studie beschreibt die kovalente Immobilisierung von rekombinantem Trypsin auf mikrometergroßen Korundpartikeln und bewertet deren Leistungsfähigkeit beim Proteinverdau und der Antikörperanalyse. Die Korundoberfläche wurde mit Kaliumhydroxid gereinigt, mit 3-Aminopropyltriethoxysilan silanisiert und mit Glutaraldehyd aktiviert. Anschließend wurde rekombinantes Trypsin gebunden, und die entstandenen Imine wurden mit Natriumcyanoborhydrid reduziert. Die aromatische Aminosäureanalyse (AAAA) ergab eine geschätzte Enzymbeladung von etwa 1 µg/mg. Die unspezifische Adsorption von menschlichen Plasmaproteinen wurde durch Blockierung der restlichen Aldehyde mit einem Tris-Glycin-Lysin-Puffer unterdrückt. Im Vergleich zu freiem Trypsin verschob die Immobilisierung das Temperaturoptimum von 50 auf 60 °C und verbesserte die Stabilität in 1 M Guanidiniumhydrochlorid erheblich. Die Aktivität blieb über mehrere Wiederverwendungszyklen hinweg bei über 80 %, und die Lagerung bei 4 °C bewahrte die Funktionalität über Wochen hinweg. Beim Verdau des NISTmAb lieferte das immobilisierte Trypsin Peptidausbeuten und Sequenzabdeckungen, die mit denen des löslichen Enzyms vergleichbar waren, und übertraf dieses bei erhöhten Temperaturen. Die MALDI-TOF-MS-Analyse von Herceptin-Verdauen ergab Fingerabdruck-Spektren, die den Antikörper korrekt identifizierten und eine Sequenzabdeckung von 60 % erreichten. Die Kombination aus niedrigen Kosten, Robustheit und analytischer Leistungsfähigkeit macht auf Korund immobilisiertes Trypsin zu einer attraktiven Option für die Forschung und routinemäßige proteomische Arbeitsabläufe. KW - Bottom-up proteomics KW - Solid-phase digestion KW - Biopharmaceutical analysis KW - Peptide mapping KW - Non-specific binding KW - amino acid analysis PY - 2026 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-657021 DO - https://doi.org/10.3390/biotech15010002 SN - 2673-6284 VL - 15 IS - 1 SP - 1 EP - 23 PB - MDPI CY - Basel AN - OPUS4-65702 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Devi, Sarita A1 - Goel, S. A1 - Rani, S. A1 - Schneider, Rudolf J. A1 - Rohilla, R. A1 - Kumari, Surbhi A1 - Prabhakar, N. T1 - MOF-metal nanohybrid-assisted charge transfer amplification for electrochemical biosensing of the MUC1 cancer biomarker N2 - Cancer is a severe disease characterized by high mortality and complex pathophysiology; however, its early and accurate diagnosis remains inadequate. Conventional diagnostic approaches often fall short, particularly for dense tissues, and are frequently invasive, costly, and of limited availability. This reinforces the need for a compact, economical, and ultrasensitive assay that is operationally simple and interpretable. We present an efficient electrochemical detection platform for the cancer biomarker mucin 1 (MUC1). A fluorine-doped tin oxide (FTO) surface was modified with an iron-based metal–organic framework (FeMOF) intercalated with palladium nanorods (PdNR). FeMOF was prepared using Fe3+/Fe2+ precursors at a 1.2/1 mmol ratio and dual ligands, i.e. tetrahydroxy-1,4-benzoquinone and 2-aminobenzene-1,4-dicarboxylic acid. AntiMUC1 antibodies were immobilized on a modified electrode via p-phenylenediamine (PDA) (FTO/FeMOF@PdNR/PDA/antiMUC1Ab) and evaluated using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and voltammetry. The designed sensor demonstrated an excellent binding affinity for the MUC1 antigen. Among these techniques, the EIS method stands out for its technical performance, as evidenced by the high sensitivity (detection limit 0.074 fg mL−1), quantification limit 0.24 fg mL−1, and high analytical sensitivity (1.39 × 103 Ω fg−1 mL−1 cm−2). The negligible cross-reactivity with interferent biomolecules, rapid response (10-minute equilibrium), regenerability up to 5 cycles, high reproducibility (RSD ∼1–3%), and long-term stability (up to 35 days) further validate the suitability of the proposed MUC1 immunosensor. This study presents an ultrasensitive biosensor that is compact, cost-effective, and easy for individuals at home to use after further development into a kit-based end product. Moreover, its excellent functionality for spiked serum samples shows promise for next-generation clinical diagnostics. KW - Antibodies KW - Metal-organic framework KW - Immunoassay PY - 2026 DO - https://doi.org/10.1039/D6AN00018E SP - 1 EP - 11 PB - Royal Society of Chemistry CY - London AN - OPUS4-65726 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -