Abstract
Biosensors are crucial tools for research and diagnostics. Optical biosensors are easy to use, and light is non-invasive. Single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) are non-bleaching, near-infrared (NIR, 780–2400 nm) fluorescent materials that are extremely sensitive to their chemical environment. Modification of their surface makes them versatile fluorescent biosensors. Now, so-called guanine quantum defects serve as anchor structures and allow assembly of sensors with any recognition unit that is attached to DNA. This general design enables powerful novel biosensors.
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Literatur
Ackermann J, Metternich JT, Herbertz S et al. (2022) Biosensing with Fluorescent Carbon Nanotubes. Angew Chem Int Ed 61: e202112372
Metternich JT, Hill B, Wartmann JAC et al. (2023) Signal Amplification and Near-Infrared Translation of Enzymatic Reactions by Nanosensors. Angew Chem Int Ed: e202316965
Metternich JT, Wartmann JAC, Sistemich L et al. (2023) Near-Infrared Fluorescent Biosensors Based on Covalent DNA Anchors. J Am Chem Soc 145: 14776–14783
Zheng Y, Bachilo SM, Weisman RB (2019) Controlled Patterning of Carbon Nanotube Energy Levels by Covalent DNA Functionalization. ACS Nano 13: 8222–8228
Lin Z, Beltran LC, de Los Santos ZA et al. (2022) DNA-guided lattice remodeling of carbon nanotubes. Science 377: 535–539
Galonska P, Mohr JM, Schrage CA et al. (2023) Guanine Quantum Defects in Carbon Nanotubes for Biosensing. J Phys Chem Lett 14: 3483–3490
Elizarova S, Chouaib AA, Shaib A et al. (2022) A fluorescent nanosensor paint detects dopamine release at axonal varicosities with high spatiotemporal resolution. PNAS 119: e2202842119
Ackermann J, Stegemann J, Smola T et al. (2023) High Sensitivity Near-Infrared Imaging of Fluorescent Nanosensors. Small 19: e2206856
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Danksagung
Die Autorinnen bedanken sich bei den Mitgliedern der AG Kruss, die zur Entstehung der Arbeiten beigetragen haben. Die Arbeit wurde gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Exzellenzclusters RESOLV (EXC 2033–390677874), die VW Stiftung, das Fraunhofer Attract Programm (038–610097) und das Land Nordrhein-Westfalen im Rahmen von ZukunftBIO.NRW (IN-1-10B).
Justus T. Metternich, 2014–2017 Biotechnologiestudium an der Hochschule Darmstadt. 2018 Aufenthalt am Centro de Investigaciones Biológicas (CIB-CSIC) in Madrid, Spanien. 2018–2020 Chemiestudium an der Universität Uppsala, Schweden. Seit 2020 Doktorand am Fraunhofer IMS und der Universität Bochum in der Gruppe von Prof. Dr. S. Kruss.
Julia Ackermann, 2013–2020 Studium Nanotechnologie mit Fokus auf Optoelektronik an der Universität Duisburg-Essen. Seit 2020 Doktorandin in der Gruppe von Prof. Dr. S. Kruss am Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS, Duisburg.
Sebastian Kruss Studium Chemie und Biophysik an der Universität Heidelberg. 2011 Promotion in der Gruppe von Prof. Dr. J. Spatz an der Universität Heidelberg und dem Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme. 2012–2014 PostDoc in der Gruppe von Prof. Dr. M. Strano am MIT, USA. 2015–2020 Unabhängiger Gruppenleiter an der Universität Göttingen. Seit 2020 Professor in Physikalischer Chemie an der Universität Bochum, Attract-Gruppenleiter am Fraunhofer IMS und Mitglied im Exzellenzcluster RESOLV.
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Metternich, J.T., Ackermann, J. & Kruss, S. Molekulare Architektur: Nanosensoren mit DNA-Ankern. Biospektrum 30, 165–167 (2024). https://doi.org/10.1007/s12268-024-2130-0
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