P3.9 - Flexibler, amperometrischer Biosensor basierend auf der Seide des Seidenspinners Bombyx mori

Event
15. Dresdner Sensor-Symposium 2021
2021-12-06 - 2021-12-08
Online
Band
Poster
Chapter
P3. (Bio-)Medizinische Sensorik
Author(s)
D. Molinnus - Rheinisch-Westfaelische Technische Hochschule Aachen, Aachen/D, K. Janus, H. Iken - Fachhochschule Aachen, Jülich/D, A. Drinic, M. Köpf, A. Kopp - Fibrothelium GmbH, Aachen/D, N. Kröger, M. Zinser - Universitätskrankenhaus Köln, Köln/D, R. Smeet - Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Hamburg/D, M. Keusgen - Philipps Universität Marburg, Marburg/D, M. Schöning - Forschungszentrum Jülich, Jülich/D
Pages
164 - 167
DOI
10.5162/15dss2021/P3.9
ISBN
978-3-9819376-5-7
Price
free

Abstract

Biokompatible und biodegradierbare Materialien haben ein enormes Einsatzpotential im Bereich der Medizintechnik, z.B. bei der Entwicklung von biomedizinischen Sensoren, Drug Delivery-Sytemen oder beim Tissue Engineering. Auf Grund ihrer einzigartigen Charakteristika, d.h. insbesondere die gute mechanische Stabilität bei gleichzeitig geringem Risiko einer Auslösung von Entzündungsreaktionen im Körper, ist bei vielen medizinischen Fragestellungen die Verwendung eines solchen Materials von hohem Interesse. Ein vielversprechender Ansatz für die Entwicklung eines Biosensors für den Einsatz in der Medizin ist die Verwendung von Seide des Seidenwurms Bombyx mori. Seide ist eine altbekannte tierische Naturfaser, die durch ihre einstellbare biologische Abbaubarkeit und ihre herausragenden mechanischen Eigenschaften eine Renaissance in der modernen Technik erfahren hat. Das Fibroinprotein ist wasserlöslich und kann daher in verschiedenen Strukturen (z.B. als Schwamm, Membran, Gel, Pulver) hergestellt werden. Der Degradationsprozess der Seide ist unter anderem von der Architektur und der Morphologie der regenerierten Proteinstrukturen abhängig und wird über proteolytische Enzyme wie Kollagenase, Keratinase und Elastase gesteuert. In der Literatur werden bereits verschiedene Sensoren basierend auf Seidenfibroin beschrieben. Mittels Graphen-Elektrode, aufgebracht auf einem Zahn, konnten beispielsweise Staphilococcus aureus-Infektionen und andere Bakterien nachgewiesen werden. In dieser Arbeit wurde ein „Proof-of-Concept“-Biosensorexperiment erarbeitet, um das zukünftige Potential der seidenbasierten Sensorik zu verdeutlichen: Durch die geschickte Kombination von Dünnschicht- und Dickschichttechnologien, zur Herstellung von Platin-Arbeits- und Platin-Gegenelektroden bzw. Ag/AgCl-Quasi-Referenzelektroden, wurden flexible Biosensoren auf Basis von biologisch abbaubarem Seidenfibroin entwickelt. Die Sensoren, verkapselt in biokompatiblem Silikon, wurden am Beispiel eines Glukosebiosensors mit dem Enzym Glukose-Oxidase untersucht. Die Funktionsfähigkeit des Sensors konnte durch erfolgreiche Glukosemessungen in Puffer- und in Ringerlösung demonstriert werden. Degradationstests des Fibroinsubstrats mit Platin-Elektroden wurden ebenfalls durchgeführt.

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