LUH_LeibnizCampus 19 2017

Forschungsschwerpunkt | Optische Technologien
Abbildung 3
Das Aptamer wird auf dem Sensor
immobilisiert und ein komplementäres
Oligonukleotid wird
an das Aptamer hybridisiert.
Die ses Oligonukleotid wird durch
das Target des Aptamers verdrängt,
wodurch die optische
Dichte über dem Sensor verringert
wird (a). Dies kann als
Verschiebung der Resonanz ausgelesen
werden (b–d).
unterschiede ist ein direktes
Maß dafür, in welchen geringen
Mengen zu detektierende
Stoffe noch erkannt werden
können. Damit der Sensor jedoch
bestimmte Stoffe selektiv
über den Brechungsindex
nachweisen kann, muss seine
Ober fläche zusätzlich noch
mit einer Funktionalisierungsschicht
versehen werden, an
die die zu detektierenden
Stoffe andocken können und
so den Brechungsindex verändern.
Simples Prägen
für komplexe Sensoren
Für die Herstellung der Sensoren
sind zwei Faktoren entscheidend:
Erstens muss der
Herstellungsprozess für die
Massenproduktion tauglich
und, zweitens, müssen kleinste
Strukturen im Sub-Mikromaßstab
herstellbar sein, die
mehr als hundertmal kleiner
als das menschliche Haar
sind. Aufgrund dieser Randbedingungen
setzten wir thermische
Imprintverfahren ein,
Kraft gepresst, anschließend
gekühlt und vom Polymer
entformt. Als Plastikmaterial
können handelsübliche Materialien
wie beispielsweise Plexiglas
® verwendet werden.
Für die Herstellung des planaroptischen
Plasmonensensors
werden kleine Kanäle mit
einem rechteckigen Querschnitt
von 25 x 25 µm 2 in dünne
Kunststofffolien geprägt
und anschließend mit Epoxidharzkleber
gefüllt. Nach dem
Aushärten dient das Epoxidharz
als Lichtwellenleiter, in
dem Licht geführt werden
kann. Um plasmonische Sensoren
herzustellen, wird zudem
eine 40 nm (0.00004 mm)
dicke Goldschicht auf den
Sensor abgeschieden.
DNA Strukturen sorgen für
Spezifität und Flexibilität
Um das Sensorsystem in eine
diagnostische Plattform zu
überführen, ist eine Funktionalisierung
der SPR-Sensoroberfläche
notwendig. Dazu
werden Aptamere verwendet.
Dr. Kort Bremer
Jahrgang 1982, studierte Elektronik
an der Hochschule Wismar
und promovierte an der
University of Limerick, Irland.
Nach einem Postdoc an der
City University London, England,
arbeitet Kort Bremer als
Nachwuchsgruppenleiter am
Hannoverschen Zentrum für
Optische Technologien. Kontakt:
kort.bremer@hot.unihannover.de
Aptamere ist dabei wesentlich
für die Spezifität des Sensorsystems:
Die Struktur des Aptamers
ist komplementär zu
3 4
Abbildung 4
Schematische Darstellung des
Herstellungsprozesses der Wellenleiter
mit Goldschicht, dargestellt
ist der Wellenleiterquerschnitt:
1) Heißprägen einer Grabenstruktur;
2) Füllen, Abziehen
und Aushärten des Wellenleiterkerns
aus Epoxidharz und anschließende
Goldbeschichtung.
mit denen beispielsweise auch
Hologramme auf Führerscheinen
und Ausweisen hergestellt
werden. Bei dem Verfahren
wird eine inverse Masterstruktur,
in unserem Fall aus
Silizium, gezielt erhitzt und in
ein thermisch formbares Polymer
beziehungsweise Plastikmaterial
mit einer definierten
Bei Aptameren handelt es sich
um kurze synthetische Oligonukleotide,
die aus denselben
Grundbausteinen bestehen
wie unsere Erbsubstanz. Diese
DNA Moleküle sind in der
Lage, sich in vielfältige, aber
definierte dreidimensionale
Strukturen zu falten. Die dreidimensionale
Struktur der
der Struktur der Substanz, die
mit dem Sensor nachgewiesen
werden soll. Somit passen
Aptamer und Zielstruktur zueinander
wie ein Schlüssel in
sein Schloss, wogegen andere
Substanzen nicht vom Aptamer
gebunden werden. Im Fall
des Nachweises von diagnostisch
relevanten Proteinen
50