Glykan-funktionalisierte Polymere und Biosensoren
In Kooperation mit dem DWI Leibniz-Institut für Interaktive Materialien wurde eine gepfropfte N-Acetylglukosamin (GlcNAc) Glykopolymerbürste durch kontrollierte Polymerisierung auf einer Silizium-Oberfläche hergestellt. Mit Glykosyltransferasen wurde monomeres GlcNAc zu repetitiven N-Acetyllactosamin (LacNAc) Einheiten verlängert. Die multivalenten Glykan-präsentierenden Polymerbürsten dienen als Erkennungsplattform für diverse Lektine, z.B. GS-II (Griffonia simplicifolia Lektin und ECL (Erythrina cristagalli Lektin).
Basierend auf dieser Technologie können auch Goldoberflächen in Kooperation mit dem Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik 1 modifiziert werden. Die Bürstenlänge wird durch die Polymerationsdauer gesteuert und kann durch Rasterkraftmikroskopie bestimmt werden. Die GlcNAc-Reste werden spezifisch mit einer β4-Galaktosyl- und einer α3-Galaktosyltransferase zu einem in der Medizin relevanten Glykosylierungsmuster, dem sog. Galili- oder α3-Gal-Epitop umgesetzt. Dieser multivalente Goldchip ermöglicht die Analyse der Bindung des bakteriellen Toxin A aus Clostridium difficile (TcdA) mittels elektrochemischer Impendanzspektroskopie (EIS) und fungiert dabei als Biosensor. Ein Biosensor für Glykosyltransferasen wurde durch die schichtweise Immobilisierung eines multivalenten Neo-Glykoproteins (NGP) auf einem Gold Chip entwickelt. Die Übertragung von Fucose auf das NGP durch eine bakterielle Fucosyltransferase (FucT) und die anschließende Bindung des Fucose-spezifischen Aleuria aurantia Lectins (AAL) wurde mittels EIS gemessen. Diese erste Glykosyltransferase-Biosensor ist für die Diagnostik von Krankheitserregern und Krebs von Interesse.
Publications for the synthesis and application of glycopolymers and biosensors:
Lazar, J., Park, H., Rosencrantz, R.R., Böker, A., Elling, L., Schnakenberg, U., 2015. Evaluating the Thickness of Multivalent Glycopolymer Brushes for Lectin Binding. Macromol. Rapid Commun. 36, 1472-1478. https://doi.org/10.1002/marc.201500118.
Park, H., Rosencrantz, R.R., Elling, L., Böker, A., 2015. Glycopolymer Brushes for Specific Lectin Binding by Controlled Multivalent Presentation of N-Acetyllactosamine Glycan Oligomers. Macromol. Rapid Commun. 36, 45-54. https://doi.org/10.1002/marc.201400453.
Lazar, J., Rosencrantz, R.R., Elling, L., Schnakenberg, U., 2016. Simultaneous Electrochemical Impedance Spectroscopy and Localized Surface Plasmon Resonance in a Microfluidic Chip: New Insights into the Spatial Origin of the Signal. Anal. Chem. 88, 9590-9596. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.6b02307.
Park, H., Walta, S., Rosencrantz, R.R., Korner, A., Schulte, C., Elling, L., Richtering, W., Böker, A., 2016. Micelles from self-assembled double-hydrophilic PHEMA-glycopolymer-diblock copolymers as multivalent scaffolds for lectin binding. Polymer Chemistry 7, 878-886. https://doi.org/10.1039/C5PY00797F.
Rosencrantz, R.R., Nguyen, V.H., Park, H., Schulte, C., Böker, A., Schnakenberg, U., Elling, L., 2016. Lectin binding studies on a glycopolymer brush flow-through biosensor by localized surface plasmon resonance. Anal. Bioanal. Chem. 408, 5633-5640. https://doi.org/10.1007/s00216-016-9667-9
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Freichel, T., Heine, V., Laaf, D., Mackintosh, E.E., Sarafova, S., Elling, L., Snyder, N.L., Hartmann, L., 2020. Sequence-Defined Heteromultivalent Precision Glycomacromolecules Bearing Sulfonated/Sulfated Nonglycosidic Moieties Preferentially Bind Galectin-3 and Delay Wound Healing of a Galectin-3 Positive Tumor Cell Line in an In Vitro Wound Scratch Assay. Macromol. Biosci. 20, 2000163. https://doi.org/10.1002/mabi.202000163.
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