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Nachrichten und Pressemeldungen aus Labor und Analytik

17.10.2005

Biosensoren: Werkzeuge zur Arzneistoffsuche?


Biosensoren wurden in den vergangenen Jahren für vielfältige analytische Aufgaben entwickelt. Dabei standen Anwendungen aus dem klinisch-medizinischen Bereich, der Fermentationskontrolle, der Qualitätskontrolle von Lebensmitteln und der Umweltanalytik im Vordergrund. Jedoch sind die Einsatz-möglichkeiten von biosensorischen Techniken weitaus vielfältiger: Mit Biosensoren lassen sich einerseits sehr spezifisch Strukturelemente erkennen, die für potentielle Arzneistoffe charakteristisch sind; andererseits können Assays realisiert werden, mit denen sich dann Arzneistoffwirkungen erfassen lassen.

Moderne Methoden zur Wirkstoffsuche basieren zumeist auf dem "High-Throughput-Screening" (HTS), die von Mikrotiterplatten-Assays abgeleitet wurden. Dabei werden pro Tag viele tausende Substanzen getestet, die entweder synthetisiert wurden (z.B. durch "Kombinatorische Chemie") oder aus natürlichen Quellen stammen. Bei den natürlichen Quellen sind insbesondere extreme Habitate, wie die tropischen Regenwälder, Korallenriffe und extrem heiße oder salzhaltige Lebensräume, von großem Interesse. Typischerweise werden dort Mikroorganismen, Pflanzen und tierische Organismen für die Wirkstoffsuche gesammelt, extrahiert und die einzelnen Fraktionen auf ihre Wirkung hin getestet. Diese Vorgehensweise ist jedoch sehr aufwändig. Hier wäre es wünschenswert, wenn ein erstes Screening schon am Fundort der Probe vorgenommen werden könnte. Dies kann mit modernen Biosensoren realisiert werden. Gegenüber klassischen Ansätzen zum Arzneistoff-Screening zeichnet sich der typische Biosensor durch seine Wiederverwendbarkeit aus.

Ein Biosensor besteht typischerweise aus einem biologischen Erkennungselement und einem physikalischen Sensor ("Transducer"). Als biologische Komponente dienen beispielsweise Enzyme, Antikörper, DNA, Lektine, Rezeptoren, aber auch ganze Zellen. Kommt es nun zu einer Interaktion des gesuchten Stoffes mit der biologischen Komponente, so entsteht zunächst ein biologisch-chemisches Signal, welches durch den Transducer in ein elektrisches oder optisches Signal umgewandelt wird.

Biosensoren werden meist nach dem Funktionsprinzip ihres Signalwandlers eingeteilt. Man unterscheidet im Wesentlichen elektrochemische, optische, kalorimetrische und mikrogravimetrische Biosensoren. Bei komplexen Systemen, die ganze lebende Zellen enthalten, ist eine solche Einteilung jedoch nicht sinnvoll. Nachfolgend wird auf einige Biosensor-Klassen eingegangen, die in der Pharmazie von Bedeutung sind.

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Quelle: Aktuelle Wochenschau




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