Wissenschaftliche Artikel der BAM
Vor dem Hintergrund der einzigartigen Modularität, hohen Empfindlichkeit und Selektivität von Antikörper‐gesteuerten Indikatorfreisetzungssystemen (gAID‐Systemen) wurde hier ein Multiplex‐Assay für drei organische Explosivstoffmoleküle (TATP, TNT, PETN) entwickelt, der es erlaubt, die Analyten gleichzeitig in flüssiger Phase mit einem einzelnen Teststreifen und einem Fluoreszenzlesegerät bzw. Smartphone als Detektor in Konzentrationen bis in den unteren ppb‐Bereich in <5 min nachzuweisen. Alle drei Systeme, darunter die hier neu entwickelten Systeme für TNT und PETN, tolerieren zudem nicht nur gepufferte wässrige Modelllösungen, sondern auch komplexere Matrices. Neben einem konventionellen Teststreifen mit einem Kanal erlaubte uns die Anwendung von Wachsdrucktechnologie das Herstellen von mehrkanaligen Streifen mit vergleichbarer analytischer Leistungsfähigkeit, was das enorme Potenzial der modular aufgebauten, hybriden Biosensormaterialien im Hinblick auf eine für den Endanwender maßgeschneiderte Vor‐Ort‐Analytik unterstreicht.
Commercial bead-based assays are commonly built upon polystyrene particles. The polymeric carrier can be encoded with organic dyes and has ideal material properties for cytometric applications such as low density and high refractive index. However, functional groups are conventionally integrated during polymerization and subsequent modification is limited to the reactivity of those groups. Additionally, polystyrene as the core material leads to many hydrophobic areas still being present on the beads’ surfaces even after functionalization, Rendering the particles prone to nonspecific adsorption during an application. The latter calls for several washing steps and the use of additives in (bio)analytical assays. In this contribution, we show how these limitations can be overcome by using monodisperse polystyrene (PS) core/silica (SiO2) shell particles (SiO2@PS). Two different hydrophobic BODIPY (boron−dipyrromethene) dyes were encapsulated inside a poly(vinylpyrrolidone) (PVP) -stabilized polystyrene core in different concentrations to create 5-plex arrays in two separate detection channels of a cytometer. A subsequent modification of the silica shell with an equimolar APTES/PEGS (aminopropyltriethoxysilane/polyethylene glycol silane) blend added multifunctional properties to the hybrid core/Shell microparticles in a single step: APTES provides amino groups for the attachment of a caffeine derivative (as a hapten) to create antigen-coupled microspheres; the PEG moiety effectively suppresses nonspecific binding of antibodies, endowing the surface with antifouling properties. The particles were applied in a competitive fluorescence immunoassay in suspension, and a highly selective wash-free assay for the detection of caffeine in beverages was developed as a proof of concept.