Entwicklung eines nanostrukturieren Biosensors zur Früherkennung der Huanglongbing-Kranktheit in Zitrus-Pflanzen

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Stutzmann, seit 4/2016
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 262453224

Anorganische Halbleiter, die mit bio-organischen Systemen kombiniert sind, bieten das Potenzial für die Entwicklung einer breiten Palette von neuartigen Hybrid-Bauelementen. Insbesondere in dem aufstrebenden Bereich der Hybrid-organischen/anorganischen Schnittstelle bei bioelektronischen Geräten gibt es einen kontinuierlichen Bedarf an der Entwicklung neuer funktionaler Materialien mit verbesserten Eigenschaften. In diesem Zusammenhang haben nanostrukturierte Systeme der wide-gap Halbleiter verstärktes Interesse als besonders vielversprechende Trägermaterialien für die Entwicklung von neuartigen Biosensoren erreicht. ZnO ist insbesondere aufgrund seines hohen isoelektrischen Punktes attraktiv. In diesem Zusammenhang fokussiert die Gruppe von Rossana Elena Madrid (Department of Bioengineering der Universität von Tucuman, Argentinien) und Dr. Maria Paula Filippone (Agroindustrial Experimental Station "Obispo Colombres", Argentina) ihre Forschung auf die Verwendung von ZnO-Nanodrähten als Sensor-Plattform für die Entwicklung von Biosensoren zur Früherkennung der Huanglonbing Krankheit (HLB) in Zitrus Pflanzen. Allerdings ist eine grundlegende Voraussetzung für die Verwendung von ZnO in der Biosensorik die Fähigkeit, maßgeschneiderte molekulare und biomolekulare Schichten auf ZnO-Oberflächen zu immobilisieren. Zu diesem Zweck sind selbstorganisierte kovalent gebundene Organophosphonat Monoschichten (SAMPS) besonders attraktiv: Sie zeigen ein hohes Maß an Stabilität und sind für die Verbindung von biologischen Rezeptoren direkt mit dem Substrat geeignet. Insbesondere in der Gruppe von Anna Cattani-Scholz (TU München, Deutschland) ist gezeigt worden, dass funktionalisierte Phosphonat-Monoschichten für Biosensor-Anwendungen aufgrund ihrer einfachen Herstellungsbedingungen sowie ihrer einfachen chemischen Modifizierbarkeit mit Konjugationschemie besonders gut geeignet sind. Sie können beispielsweise als stabile Plattform für den Nachweis von Zielmolekülen auf ionensensitiven Feldeffekttransistoren angewendet werden (ISFET-Geräte). Unter diesen Voraussetzungen wird sich dieses Projekt auf die Optimierung einer gültigen Sensing-Plattform fokusieren, welche auf der Biofunktionalisierung von ZnO-Nanostrukturen für die Erkennung von HLB basiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Argentinien
• Partnerorganisation: Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
• Beteiligte Personen: Dr. Maria Paula Filippone; Professorin Dr. Rossana Elena Madrid
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Anna Cattani-Scholz, bis 4/2016