Entwicklung eines Biosensors für das online-Monitoring des akuten Koronarsyndroms
Creators: name: Tannenberg, Robert
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin
Year: 2024
Subjects: subject: Biosensor
subject: Troponin
subject: Herzinfarkt
subject: Lateral Flow Assay
subject: Online-Detektion
subject: Heart attack
subject: Online-detection
subject: 543 Analytische Chemie

description: Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind weltweit die häufigste Todesursache. Im Falle eines akuten myokardialen Infarkts ist eine schnelle und präzise Diagnostik notwendig, um ggf. die entsprechend überlebenswichtigen Maßnahmen in die Wege zu leiten. Einer der wichtigsten Biomarker für die Herzinfarkt-Diagnostik ist das kardiale Troponin I (cTnI), welches durch das Absterben der Myokardzellen (Herzmuskel) in den Blutkreislauf gelangt und sich dessen Konzentration über die Zeit ändert. Diese Konzentrationsänderung ist entscheidend für die Diagnostik und letztendlich für weitere lebensrettende medizinische Schritte. Entsprechend wurden in dieser Arbeit verschiedene Messmethoden entwickelt, um cTnI-Konzentrationen zu bestimmen. Zunächst wurden mehrere Enzyme-linked Immunosorbent Assays (ELISA) im Sandwich-Format entwickelt, um eine höchstmögliche Sensitivität zur Detektion von cTnI zu ermöglichen. Um eine schnelle und kostengünstige Detektion von cTnI zu ermöglichen, wurde außerdem ein Lateral-Flow-Assay (LFA) entwickelt. Dabei wurden Gold-Nanoshells für die optische Auswertung verwendet, welche eine empfindlichere Detektion als übliche Gold-Nanopartikel ermöglichen. Des Weiteren wurden verschiedene Immunisierungen mit unterschiedlichen Strategien durchgeführt, um neue Antikörper gegen humanes cTnI zu entwickeln. Für das Online-Monitoring von cTnI wurde der Prototyp eines Biosensors entwickelt, welcher auf Chemilumineszenz-Detektion basiert. Für cTnI wurde mit dem Biosensor eine Nachweisgrenze von 0,6 μg/L (25 pM) in Puffer, 1,8 μg/L (73 pM) in Serum und 1,5 μg/L (63 pM) erzielt.
description: Cardiovascular diseases are the most common cause of death worldwide. In the event of an acute myocardial infarction, rapid and precise diagnostics are necessary in order to initiate the appropriate vital measures if necessary. One of the most important biomarkers for heart attack diagnostics is cardiac troponin I (cTnI), which enters the bloodstream when the myocardial cells (heart muscle) undergo necrosis after an infarction and whose concentration changes over time. This change in concentration is crucial for diagnostics and ultimately for further lifesaving medical steps. Accordingly, various measurement methods were developed in this work to determine cTnI concentrations. Initially, several enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA) were developed in a sandwich format to enable the highest possible sensitivity for the detection of cTnI. A lateral flow assay (LFA) was also developed to enable rapid and cost-effective detection of cTnI. Gold nanoshells were used for optical evaluation, which enable more sensitive detection than conventional gold nanoparticles. Furthermore, different immunizations with different strategies were performed to develop new antibodies against human cTnI. A prototype biosensor based on chemiluminescence detection was developed for the online monitoring of cTnI. For cTnI, a detection limit of 0.6 μg/L (25 pM) in buffer, 1.8 μg/L (73 pM) in serum and 1.5 μg/L (63 pM) was achieved with the biosensor.