Entwicklung alternativer Methoden zur Nukleotid- Analytik in der ...

1. Einleitung 11
Licht in einem Wellenleiter beruht (Lawrence und Geddes, 1997; Kooyman und
Lechuga, 1997).
Unter der klassischen Definition eines Biosensors werden im strengen Sinne
lediglich solche Systeme erfaßt, in denen die Biokomponente in unmittelbarer Nähe
zum Transducer immobilisiert ist (Camman et al., 1991). In allgemeineren De-
finitionen wird auch eine räumliche Trennung akzeptiert, z. B. wenn eine Immobilisierung
des Erkennungssystems auf dem gewählten Detektor nicht möglich ist.
Ihre wichtigsten Einsatzgebiete finden Biosensoren in der klinischen Diagnostik
(Wang, 1995), der Lebensmittel- und Umweltanalytik (Wagner und Guilbault, 1994;
Schmid et al., 1991) sowie in der Bioprozeßüberwachung (Mulchandani und Bassi,
1995).
1.5.1.1 Biosensoren zur Detektion von ATP
In der Literatur sind Biosensorsysteme zur Bestimmung von ATP und Xanthin
beschrieben, die als selektive Biokomponenten hauptsächlich Enzyme nutzen. Für
einen kontinuierlichen Einsatz werden die Enzyme an verschiedene feste Träger
immobilisiert, um im Idealfall die spezifische Detektion ohne die Zugabe weiterer
Reagenzien zu ermöglichen, wobei es sich bei dem Träger um die Oberfläche des
Transducers oder aber andere Materialien wie z. B. kleine poröse Glaskugeln
handeln kann.
Luciferin/Luciferase-System
ATP läßt sich mit Hilfe des Luciferin/Luciferase-Systems bestimmen:
ATP + Luciferin + O 2
Luciferase, Mg 2+
Oxyluciferin + PPi + AMP + CO2 + hv 560 nm
In dieser von der Luciferase katalysierten Reaktion wird Luciferin unter ATP-
Hydrolyse zunächst zu einem angeregten Oxyluciferin umgesetzt, das anschließend
unter Emission eines Photons in den Grundzustand zurückkehrt. Im Bereich der
Biosensorik gehört das Luciferin/Luciferase-System zur sensitivsten ATP-Detektionsmethode,
mit der bereits Nachweisgrenzen von 10 fM erzielt wurden (Miller et al.,