Electrochemical detection of nucleic acids on electrically heated DNA-chips

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Elektrochemische DNA-Chips sind im Begriff, sich als leistungsfähige, schnell und einfach zu handhabende Alternative neben den herkömmlichen optischen Arrays zu etablieren. Daher haben sie das Potential, künftig in größerem Umfang in Medizin und Forschung eingesetzt zu werden. Im Projekt soll erstens ein DNA-Array mit individuell heizbaren Elektroden realisiert werden, um die Selektivität und Zuverlässigkeit bei der Unterscheidung von voll komplementären und fehlgepaarten Doppelsträngen gegenüber dem Stand der Technik deutlich zu erhöhen. Daneben soll durch die Temperaturkontrolle die Hybridisierungseffizienz verbessert werden, um zu höheren Empfindlichkeiten zu gelangen. Durch eine selektive und präzise Temperaturregelung der einzelnen Elektroden wird angestrebt, viele unterschiedliche Targetnukleinsäuren simultan und mit höchster Sicherheit von fehlgepaarten Sequenzen zu unterscheiden. Dies soll unter Ausnutzung der sogenannten Schmelztemperatur geschehen, bei der sich die beiden DNA-Einzelstränge voneinander trennen. Selbst bei Vorliegen einer einzigen Basen-Fehlpaarung wird eine sichere Erkennung bzw. Unterscheidung angestrebt. Dies würde auch die Bestimmung von Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNP) ermöglichen. Ein weiterer vorteilhafter Aspekt ist die schnelle Regenerierung des Sondenstranges durch thermisches Schmelzen. Die Detektierung an sich soll mit Hilfe elektrochemischer Methoden unter Nutzung von redoxaktiven Indikatoren erfolgen. Durch die Möglichkeit des schnellen thermischen Austausches der Targetstränge kommen auch irreversible Indikatorreaktionen in Betracht.