Entwicklung eines impedimetrischen Aptasensors zur Detektion von Staphylococcus aureus

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Reich, Peggy: Entwicklung eines impedimetrischen Aptasensors zur Detektion von Staphylococcus aureus. Hannover : Gottfried Wilhelm Leibniz Universität, Diss., 2020, xviii, 275 S. DOI: https://doi.org/10.15488/10327

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In dieser Arbeit wurde ein impedimetrischer Aptasensor zur Detektion vonStaphylococcus aureus entwickelt. Dazu wurde ein Aptamer verwendet, dasspezifisch an das auf der Oberfläche von Staphylococcus aureus vorkommen-de Protein A bindet. Das Aptamer wurde mit einem Alkanthiol modifiziertund mit Merkaptohexanol auf einer Goldelektrode ko-immobilisiert, wobei ei-ne Dichte von 2,41·10^12 Aptamere pro cm² erreicht werden konnte. Die Bin-dung von Protein A und vitalen Staphylococcus aureus an die immobilisiertenAptamere konnte mit der elektrochemischen Impedanzspektroskopie detektiertwerden, wobei ein Anstieg der Impedanz gemessen wurde. Das Fitten der Spek-tren mit dem modifizierten Randles-Ersatzschaltbild ergab, dass sich allein derLadungstransferwiderstand signifikant mit dem Anstieg der Analytkonzentra-tion ändert. Der impedimetrische Aptasensor zeigt ein Detektionslimit von10 koloniebildenden Einheiten pro ml und eine scheinbare Dissoziationskon-stante von 111 ± 96 koloniebildenden Einheiten pro ml. Zudem weist der Sen-sor eine hohe Spezifität auf, da die Protein A-defizienten Bakterien Escherichiacoli und Staphylococcus epidermidis nicht detektiert werden konnten. Es wurdeein Modell zur Bestimmung der Impedanz erstellt, basierend auf der Änderungder für den Ladungstransfer verfügbaren Fläche A(faraday). Die simulierten Kur-ven stimmen sehr gut mit den gemessenen Kurven überein, was beweist, dassdie Behinderung des Ladungstransfers durch die Anbindung des Analyten dieUrsache des Impedanzanstiegs ist. Trotz der Sättigung aller Bindungsstellenist ein Ladungstransfer zu beobachten, was bedeutet, das durch die Anbin-dung des Analyten, der Ladungstransfer nicht komplett inhibiert wird. DieDiffusions- und Elektronentransferkonstanten für die Aptamer-modifiziertenElektroden sind niedriger als die für blanke Elektroden. Dass heißt, die Dif-fusion und der Ladungstransfer des Redoxmediators Kaliumhexacyanoferratwerden durch die immobilisierten Aptamere gehemmt. Die Ergebnisse deutendarauf hin, dass die Aptamere Defekte in die selbstorganisierende Monoschichtinduzieren, welche wie Mikroelektroden fungieren. Diese Erkenntnisse könnenzukünftig zur Verbesserung des Designs der Oberfläche von impedimetrischenAptasensoren genutzt werden.
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Document Type: doctoralThesis
Publishing status: publishedVersion
Issue Date: 2020
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