Impedimetrischer DNA Nachweis - Schritte in Richtung sensorischer Anwendung

Diese Studie beschreibt einen labelfreien impedimetrischen Sensor auf der Grundlage von kurzen einzelsträngigen DNA-Erkennungselementen für den Nachweis von Hybridisierungsereignissen. Der Fokus der Arbeit liegt auf der Aufklärung des Einflusses der Ziel-DNA-Länge und der Erkennungssequenzposition auf die sensorische Leistungsfähigkeit. Die impedimetrischen Messungen werden in Anwesenheit des Redoxsystems Kaliumhexacyanoferrat (II/III) durchgeführt und zeigen einen Anstieg des Durchtrittswiderstandes nach der Hybridisierung mit komplementärer Ziel-DNA mit einer Nachweisgrenze im unteren nanomolaren Bereich. Nach der Hybridisierung kann die Regeneration des Sensors mit deionisiertem Wasser durch die Einstellung effektiver Konvektionsbedingungen erreicht werden und ermöglicht somit eine Wiederverwendbarkeit des Sensors. Untersuchungen zu längeren Ziel-DNA-Strängen mit einem zur Lösung exponierten Überhang demonstrieren die Anwendbarkeit des impedimetrischen Nachweises für längere Sequenzen. Allerdings resultiert eine zunehmende Überhanglänge in einer verringerten Durchtrittswiderstandsänderung. Um die Impedanzänderung für längere Ziel-DNA zu erhöhen, wird die Erkennungssequenzposition verändert, sodass ein kleiner Überhang zur Elektrode ausgerichtet ist. Die Ergebnisse legen nahe, dass DNA in direkter Nähe zur Elektrode einen größeren Einfluss auf das impedimetrische Signal besitzt als weiter entfernte DNA.This study describes a label-free impedimetric sensor based on short ssDNA recognition elements for the detection of hybridisation events. We concentrate on the elucidation of the influence of target length and recognition sequence position on the sensorial performance. The impedimetric measurements are performed in the presence of the redox system ferri-/ferrocyanide and show an increase in charge transfer resistance upon hybridisation of complementary ssDNA in the nanomolar range. After hybridisation, a sensor regeneration can be achieved with deionised water by adjustment of effective convection conditions, ensuring sensor reusability. By investigation of longer targets with overhangs exposed to the solution, we can demonstrate applicability of the impedimetric detection for longer ssDNA. However, a decreasing charge transfer resistance change (ΔRct) is found by extending the overhang. As a strategy to increase the impedance change for longer target strands, the position of the recognition sequence can be designed in a way that a small overhang is exposed to the electrode surface. These results suggest that DNA near the electrode possesses a larger impact on the impedimetric signal than DNA further away