Schnelltest auf Kokain: Einfach eintauchen

Hochempfindlich aber einfach zu handhaben: Teststäbchen für den
schnellen Nachweis von Kokain

Wenn es gilt, das Leben eines Vergifteten zu retten, geht es oft um
Minuten. Am besten, wenn bereits der Notarzt an Ort und Stelle
verlässlich diagnostizieren kann, was für ein Gift oder die Überdosis
welcher Droge der Patient intus hat. Komplizierte Laboranalytik und
aufwendige Apparatetechnik sind hier fehl am Platz. Ein Team von der
University of Illinois, Urbana, USA, hat nun die Basis für eine neue
Generation von diagnostischen Schnelltests gelegt, die so simpel wie
ein Schwangerschaftstest gehandhabt werden: einfach in die Probe
tauchen und nachsehen, ob ein farbiger Streifen erscheint. Die
Teststäbchen sind dabei genauso zuverlässig wie Labormethoden. Als
Prototyp entwickelten die Forscher um Yi Lu einen Teststreifen, der
Kokain in biologischen Proben wie Speichel, Urin und Blutserum
selektiv nachweist.

"Unsere Methode basiert auf winzigen Goldkügelchen und Aptameren,"
berichtet Lu. Aptamere sind einzelsträngige Nucleinsäuremoleküle, die
genau wie Antikörper stark und spezifisch an bestimmte Zielmoleküle
binden. Aus einer großen Menge von DNA-Strängen mit zufälligen
Sequenzen ("Bibliothek"), lässt sich im Grunde für fast jedes
beliebige Zielmolekül ein passendes Aptamer heraussuchen. Lu: "In der
diagnostischen Praxis hat die Aptamer-Technik bisher allerdings nicht
gehalten, was sie versprach, denn die entsprechenden Tests konnten für
den durchschnittlichen, eher laborunerfahrenen Anwender nicht
benutzerfreundlich genug gestaltet werden."

Das ist bei den neuen Teststäbchen für Kokain anders: Das Ende des
Stäbchens wird in die Probe getaucht. Die Flüssigkeit wandert auf dem
Stäbchen weiter und erreicht eine Zone mit kleinen Gold-Aptamer-
Klümpchen. Der besondere Trick ist ihr spezieller Aufbau: Es sind
Aggregate aus nanoskopischen Goldkügelchen, an die kurze DNA-Stränge
gekoppelt sind, einige tragen zusätzlich das Biomolekül Biotin. Die
DNA-Sequenzen sind die passenden Gegenstücke zu zwei Bereichen der
Kokain-spezifischen Aptamer-DNA. Die Aptamere binden daran und
vernetzen auf diese Weise die Goldkügelchen untereinander zu größeren
Aggregaten. Erreicht nun eine kokainhaltige Flüssigkeit diese
Aggregate, binden die Kokain-Moleküle sofort an die Aptamere und lösen
sie aus dem Netzwerk heraus, die Aggregate zerfallen zu einzelnen
Gold-Kügelchen. Diese freien Kügelchen sind rot. Wenn die Flüssigkeit
weiter wandert, erreicht sie eine Membran. Während die großen Gold-
Aggregate von der Membran zurückgehalten werden, sind die roten
Goldkügelchen klein genug, um die Membran zu durchqueren. Die
Endstation ihrer Wanderung ist erst ein schmaler Streifen Streptavidin
- ein Biomolekül, das zum Biotin auf der Goldoberfläche passt wie ein
Haken zu seiner Öse. Die Goldkügelchen bleiben hängen, werden an
dieser Stelle aufkonzentriert und zeigen sich als deutlicher roter
Streifen auf dem Teststäbchen.

"Unsere neue Methode ist universell," betont Lu. "Auf diesem Prinzip
sollten sich für eine Vielzahl von Drogen und Giften, aber auch
physiologischen Molekülen Schnelltests für die Notfall-Diagnostik
entwickeln lassen. Außer in der Diagnostik kann die Methode auch in
der Umweltanalytik eingesetzt werden."

Angewandte Chemie: Presseinfo 46/2006

Autor: Yi Lu, University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana
(USA), http://montypython.scs.uiuc.edu/

Angewandte Chemie 2006, 118, No. 47, 8123-8127, doi:
10.1002/ange.200603106