Analytische Chemie
Die Kombination aus elektrogenerierter Chemilumineszenz (ECL) und Aptamer-gesteuerter Indikatorfreisetzung (gAID) aus magnetischen mesoporösen Silica-Nanopartikeln, die in mit Poly(ethylenglycol) und N-(3-Triethoxysilylpropyl) diethanolamin funktionalisiertes Glasfaserpapier eingebettet sind, ermöglichte die Entwicklung eines Schnelltests, mit dem sich Penicillin direkt in verdünnter Milch bis auf 50 +/- 9 ppt in <5 min nachweisen lässt. Die kovalente Bindung der Aptamer-Kappe an das Siliciumdioxid-Gerüst ermöglichte den Verschluss der Poren durch nicht-kovalente elektrostatische Wechselwirkungen mit Oberflächen-Aminogruppen. Die Bindung von Penicillin führte zu einer Faltung des Aptamers, wodurch der zuvor in das Material geladene ECL-Reporter Ru(bpy)32+ freigesetzt wurde und nach lateralem Fluss von einer Smartphone-Kamera nach elektrochemischer Anregung mit einer in einen 3D-gedruckten Halter eingesetzten Siebdruckelektrode detektiert wird. Der Ansatz ist einfach, generisch und bietet Vorteile hinsichtlich Empfindlichkeit, Messunsicherheit und Robustheit gegenüber konventioneller Fluoreszenz- oder elektrochemischer Detektion, insbesondere für Point-of-Need-Analysen anspruchsvoller Matrices und Analyten im Ultraspurenbereich.
We report herein the design of a strip-based rapid test utilizing bioinspired hybrid nanomaterials for the in situ and at site detection of the drug scopolamine (SCP) using a smartphone for readout, allowing SCP identification in diluted saliva down to 40 nM in less than 15 min. For this purpose, we prepared a nanosensor based on mesoporous silica nanoparticles loaded with a fluorescent reporter (rhodamine B) and functionalized with bethanechol, a potent agonist of recombinant human muscarinic acetylcholine receptor M2 (M2-AChR). M2-AChR interaction with the anchored bethanechol derivative leads to capping of the pores. The sensing mechanism relies on binding of SCP to M2-AChR resulting in pore opening and delivery of the entrapped rhodamine B reporter. Moreover, the material was incorporated into strips for lateral-flow assays coupled to smartphone readout, giving fast response time, good selectivity, and exceptional sensitivity. In an attempt to a mobile analytical test system for law enforcement services, we have also developed a dualplex lateral flow assay for SCP and 3,4-methylenedioxypyrovalerone (MDPV) also known as the so-called “cannibal drug”.