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Die Entwicklung und Optimierung bioanalytischer Testsysteme erfordert zunehmend innovative und effiziente Strategien, um insbesondere den steigenden individuellen Anforderungen der personalisierten Medizin gerecht zu werden. Hierzu müssen stetig moderne Konzepte zur Charakterisierung potenzieller Biomarker untersucht und in schnell anpassbare diagnostische Anwendungen integriert werden. Gerade der sensitive und gleichzeitige Nachweis spezifischer Nukleinsäuren ist dabei von großem Interesse. Mit dieser Dissertation wurde die Entwicklung und Evaluierung spezifischer Hybridisierungssonden zum Nachweis viraler Nukleinsäuresequenzen in Zell- und Gewebemodellen mittels Fluoreszenzmikroskopie dargelegt. Hierbei zeigte sich, dass bei hinreichend großer Viruslast auch sehr kurze Sequenzbereiche effektiv detektiert werden können. Um zur Evaluierung von neuen Zielsubstanzen möglichst sensitive Aussagen treffen zu können, wurden weiterhin innovative Signalverstärkungstechnologien, insbesondere zur Analyse von Biomolekülen in mikropartikelbasierten Assays untersucht. Neben der erfolgreichen Übertragung der bereits für zellbasierte Anwendungen eingesetzten Tyramidsignalverstärkung auf Mikropartikel zeigten neuartige Nukleinsäurekonstrukte, sogenannte Origamis, großes Potential für zukünftige, sensitive Nachweisverfahren. Neben den einzelnen Assaykomponenten selbst sind zudem die Planung und der Aufbau von neuen Versuchssystemen entscheidend für einen erfolgreichen Einsatz in der Bioanalytik. Hier bieten moderne Fabrikationstechnologien, wie der 3D-Druck, enorme Vorteile für individuelle Untersuchungsmethoden. Diese Arbeit zeigte, dass entsprechend thermisch und fluoreszenzspektrometrisch charakterisierte Polymermaterialien gut für den funktionalen Einsatz in mikro-, zell- und molekularbiologischen Anwendungen geeignet sind und dadurch in Zukunft, bei kontinuierlicher Weiterentwicklung solcher maßgeschneiderten Systeme, rasch und wirksam auf neue diagnostische Fragestellungen und Bedürfnisse reagiert werden kann.