Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie, Institutsteil Bioanalytik und Bioprozesse IZI-BB
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Bindungsanalyse

Die Mikrokalorimetrie wird zur Untersuchung von Reaktionen mit Biomolekülen eingesetzt. Hierzu gehören Wechselwirkungen zwischen Molekülen und konformationelle Änderungen wie die Proteinfaltung. Die Anwendungen reichen von der Bestätigung geplanter Bindungsziele in der Erforschung der Wechselwirkungen bis zur Stabilität von Biomolekülen.
© Fraunhofer IZI-BB
Die Mikrokalorimetrie wird zur Untersuchung von Reaktionen mit Biomolekülen eingesetzt. Hierzu gehören Wechselwirkungen zwischen Molekülen und konformationelle Änderungen wie die Proteinfaltung. Die Anwendungen reichen von der Bestätigung geplanter Bindungsziele in der Erforschung der Wechselwirkungen bis zur Stabilität von Biomolekülen.

Verfahren zur Charakterisierung molekularer Wechselwirkungen


Die Entwicklung bioanalytischer Tests erfordert ein gut charakterisiertes biologisches Analyt-Bindungssystem. Das Repertoire an spezifischen und sensitiven Bindern reicht von Antikörpern über Aptamere, Peptide, Nanopartikel bis zu maßgeschneiderten multivalenten Erkennungsstrukturen. Zur Charakterisierung der Bindungseigenschaften wie Affinität und Bindungskinetik verfügen wir über eine Reihe von optischen, thermooptischen und thermoanalytischen Geräten, die je nach Fragestellung bevorzugt eingesetzt werden. Abgestimmt auf Ihre Fragestellung wählen wir gemeinsam mit Ihnen die passende Methode aus. Sämtliche Techniken werden kontinuierlich für (kunden)spezifische Anwendungen weiterentwickelt. Wir begleiten Sie bei der Zusammenstellung Ihres Tests, seiner Entwicklung und der Überführung in die Produktion.

Anwendungsfelder

  • Substrattestung (z.B. Nachweis spezifischer Marker im Zellkulturüberstand)
  • kinetische Analyse von Antikörpern
  • Entwicklung von Point-of-care Diagnostic (z.B. für Drogen und Serumscreenings)
     

Oberflächen-Plasmonen-Resonanz

Die Oberflächen-Plasmonen-Resonanz (surface plasmon resonance = SPR) dient der schnellen und unkomplizierten Bestimmung von oberflächennahen Brechungsindexänderungen auf sensitiven Schichten. Da die Bindung von Molekülen an die Oberfläche deren Brechzahl verändert, lassen sich (Bio)moleküle zeitaufgelöst messen.

 

Kinetik- und Affinitätsmessungen mit SPR 

Biacore T200, Reichert SR7000DC

  • Bindungscharakterisierung (ka, kd, KD)
  • Thermodynamik der Bindung
  • Lokalisation der Bindungsstelle (Sandwich- und Inhibitions-Tests)
  • Epitop-Mapping

Biacore Flexchip

  • parallele Messung von bis zu 400 Bindungsvorgängen
  • Charakterisierung selbstgefertigter Gold-Oberflächen
  • inkl. Spotting der Liganden, z.B. Peptide

 

Affinitätsmessungen mit MST

Monolith NT 115

Mit der Mikroskalen-Thermophorese (MST) wird der Einfluss der Analytbindung auf die Thermophorese, d.h. die Wanderung der markierten Moleküle in einem temporären Temperaturgradienten, sowie mögliche Änderungen in der Fluoreszenz bzw. der Temperaturabhängigkeit der Fluoreszenz gemessen. Die Methode ist ein neuartiges Verfahren zur schnellen Untersuchung molekularer Wechselwirkung in Lösung mit minimalen Probenverbrauch.

 

Kalorimetrie

Die Kalorimetrie ist eine (bio)physikalische Technik zur Bestimmung von thermodynamischen Parametern (bio)chemischer  Bindungsprozesse. Dabei werden z.B. Wechselwirkungen zwischen Molekülen untersucht, sowie Änderungen der Konformation, wie die Proteinentfaltung.

 

ITC-Mikrokalorimeter

Das ITC-Mikrokalorimeter misst die Bindungswärme im µcal-Bereich. Die Auswertung der Konzentrationsabhängigkeit der Wärmemenge liefert die Anzahl der Bindungsstellen n, die Dissoziationskonstante KD und die Enthalpie ΔH. Zusätzlich können weitere thermodynamische Größen erhalten werden.

 

Flow Chip-Kalorimeter

Das Flow Chip-Kalorimeter wird für Messungen im Fluss eingesetzt und liefert analog zur ITC thermodynamische oder kinetische Daten des untersuchten Systems. Darüber hinaus ist es möglich, den Wärmeumsatz von Prozessen messen: z.B. die Aufnahme von Transmitter in synaptische Vesikel, die ATP-Produktion von Mitochondrien.