Die Anwendung von Viren in Chemo‐ und Biosensoren

Abstract

Viren haben sich in jüngster Zeit als einzigartige Hilfsmittel für den empfindlichen und selektiven Nachweis von Analyten wie Explosivstoffen, Proteinen, Bakterien, Viren, Sporen und Toxinen erwiesen. Auf Bakterien spezialisierte Viren, die Bakteriophagen – oder kurz Phagen –, wurden dabei am intensivsten untersucht: Zielspezifische nichtlysierende Phagen (sowie von diesen präsentierte Peptide und Proteine) können mithilfe hoch entwickelter Phagendisplaytechniken identifiziert werden, und lysierende Phagen können gezielt Bakterien aufbrechen und spezifische Zellmarker wie Enzyme ausschütten, die analysiert werden können. Darüber hinaus sind Phagen chemisch wie thermisch hinreichend stabil, und sie lassen sich mit Molekülen kuppeln und mit Nanomaterialien kombinieren und auf der Oberfläche eines Signalwandlers in einem Analysesystems verankern. Im Mittelpunkt dieses Aufsatzes stehen Fortschritte bei der Verwendung von Phagen in Chemo‐ und Biosensoren durch Kombination mit etablierten analytischen Techniken. Überdies werden aktuelle Entwicklungen bei der Verwendung von Virus‐Nanomaterial‐Kompositen und anderen Viren in Sensoranwendungen vorgestellt.

Controlled Self‐Assembly of Rodlike Bacterial Pili Particles into Ordered Lattices

“…[1] Towards this end, some filamentous biomacromolecules, such as bacteriophage, flagella, and tobacco mosaic virus, have been used to organize or nucleate inorganic nanomaterials. [2] However, they normally do not self-assemble into a 3D crystal lattice. To date, most nanostructures generated on the filamentous biotemplates are single nanotubes or nanowires.…”

“…To our knowledge, the most common higher-order nanostructures assembled from filamentous biomacromolecules are limited to bundle structures through electrostatic interactions, liquid-crystalline assembly, or capillary forces. [2b, 3] Herein, we report the fabrication of highly ordered 3D lattice structures from rodlike type 1 bacterial pili particles in the presence of inducer molecules through molecular-recognition-based self-assembly and identify the proper inducer molecules that can tune the self-assembled structures of pili.…”

“…Specifically, all pili assemblies were fixed in 1% glutaraldehyde solution, and then 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) and tetraethyl orthosilicate (TEOS) were added in turn under stirring so that silica could be uniformly coated onto them. [2c] Silica–pili hybrid nanorods with multichannels, nanorhombuses, and nanoflowers were produced by using pili bundles, double-layer pili lattices, and multilayer pili lattices as templates, respectively (Figure 4). Silica coatings were confirmed by energy-dispersive X-ray (EDX) spectroscopy analysis (Figure 4d).…”

“…The close contact of APTES with the pili surface enhances the hydrolysis of APTES to form silicic acid, which functions as a nucleation site for subsequent silica growth. [2c] After the addition of TEOS, polycondensation of TEOS and the growth of silica will be based on the silica nuclei on the pili surface, ultimately resulting in the formation of pili–silica hybrids.…”