Detailansicht
Systematische Untersuchung molekular geprägter Polymer-Nanopartikeln (nano-MIPs) für die Detektion von Insulin
Every Esgardt
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Biologische Chemie
Betreuer*in
Peter Lieberzeit
DOI
10.25365/thesis.80446
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-25108.41024.219877-0
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Das molekulare Prägen hat sich als ein zentraler Ansatz zur Entwicklung synthetischer Erkennungssysteme etabliert, die eine hochselektive und stabile Bindung an Zielanalyten ermöglichen. Besonders vielversprechend sind in diesem Zusammenhang molekular geprägte Polymer-Nanopartikel (nano-MIPs), die aufgrund ihrer hohen Stabilität, Reproduzierbarkeit und Funktionalität unter unterschiedlichen physikochemischen Bedingungen eine attraktive Alternative zu Antikörpern darstellen. Dennoch bestehen weiterhin Herausforderungen hinsichtlich der Reproduzierbarkeit, Partikelgrößenkontrolle und Bindungsspezifität für den Einsatz in biosensorischen Anwendungen. Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung und umfassende Charakterisierung von insulin-spezifischen nano-MIPs, die mittels Festphasenimprinting und RAFT-Polymerisation in Dimethylformamid (DMF) synthetisiert wurden. Frühere Ansätze auf Basis der radikalischen Polymerisation in wässrigem Medium führten zu heterogenen und schlecht definierten Partikeln, was zur Umstellung auf ein RAFT-basiertes Protokoll im organischen Lösungsmittel führte. Dieses wurde hinsichtlich Partikelqualität, Stabilität und Affinität optimiert. Die resultierenden nano-MIPs wurden mittels dynamischer Lichtstreuung (DLS), Zeta-Potenzial-Messungen, Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Fluoreszenzspektroskopie charakterisiert. Die DLS-Analyse zeigte eine enge Größenverteilung mit einem durchschnittlichen Durchmesser von ca. 30 nm und einer Polydispersität unter 0.2. Zeta-Potenzial-Werte um ca. –30 mV deuteten auf eine gute kolloidale Stabilität hin. Die REM-Bilder bestätigten eine sphärische Morphologie mit homogener Oberflächenstruktur. Fluoreszenz-Bindungsexperimente belegten die spezifische Interaktion mit Insulin: Bei konstanter Insulinkonzentration (50 ppm) und steigender nano-MIP-Konzentration (0–250 ppm) wurde eine progressive Fluoreszenzlöschung beobachtet, mit einem Sättigungsbereich zwischen 200 und 250 ppm. Ein zentraler Bestandteil der Studie war der Einsatz der Quarzkristallmikrowaage (QCM), um sowohl direkte als auch kompetitive Bindung zu untersuchen. Die Goldoberflächen der Sensoren wurden mit Cysteamin und 1-Butanthiol modifiziert und anschließend mit Glutardialdehyd aktiviert. Danach wurden entweder Insulin oder bovines Serumalbumin (BSA) als Kontrollprotein aufgetragen. Bei Injektion eines nano-MIP-Konzentrationsserien (50–500 ppm) zeigte sich ein signifikant höheres Signal bei Insulin-gebundenen Oberflächen im Vergleich zu BSA, was die Selektivität der nano-MIPs bestätigte. Für die kompetitiven QCM-Experimente wurden dieselben mit Insulin funktionalisierten Sensoren verwendet. Es wurden vorgemischte Proben injiziert, die eine konstante nano-MIP-Konzentration von 200 ppm enthielten, während die Insulinkonzentration schrittweise von 0 bis 200 ppm erhöht wurde. Trotz zunehmender Insulinkonzentration konnte keine deutliche Hemmung der Bindung festgestellt werden, was möglicherweise auf eine unzureichende Inkubationszeit oder eine bereits teilweise Bindung im Lösungsgemisch zurückzuführen ist. Insgesamt präsentiert diese Arbeit einen systematischen Ansatz zur Synthese und funktionellen Analyse von insulin-spezifischen nano-MIPs. Die Ergebnisse belegen ihre Selektivität in QCM-Messungen und unterstreichen ihr Potenzial für den Einsatz in biosensorischen Plattformen, etwa zur Diagnose von Diabetes oder in anderen Anwendungen, die eine zuverlässige molekulare Erkennung erfordern.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Molekular geprägte Polymere Nano-MIPs Quartz Crystal Microbalance Insulindetektion Festphasenimprinting RAFT-Polymerisation Dynamische Lichtstreuung (DLS) Rasterelektronenmikroskopie Fluoreszenzquenching Selektive Bindungsanalyse Polymernanopartikel Molekulare Erkennung Solid-Phase Polymerisation Kompetitiver Bindungsassay
Schlagwörter
(Englisch)
Molecularly imprinted polymers nano-MIPs QCM Insulin detection Solid-Phase Synthesis Molecular imprinting Fluorescence binding assay Dynamic Light Scattering Scanning electron microscopy Competitive assay
Autor*innen
Every Esgardt 
Haupttitel (Englisch)
Systematische Untersuchung molekular geprägter Polymer-Nanopartikeln (nano-MIPs) für die Detektion von Insulin
Paralleltitel (Englisch)
Systematic investigation of molecularly imprinted polymer nanoparticles (nano-MIPs) for the detection of insulin
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
IV, 61 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Peter Lieberzeit
AC Nummer
AC17787219
Utheses ID
78916
Studienkennzahl
UA | 066 | 863 | |