@phdthesis{Stoellner2002,
  author    = {St{\"o}llner, Daniela},
  title     = {Neue biosensorische Prinzipien f{\"u}r die H{\"a}moglobin-A1c Bestimmung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000491},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2002},
  abstract  = {H{\"a}moglobin-A1c (HbA1c) ist ein H{\"a}moglobin (Hb)-Subtypus, der durch nicht-enzymatische Glykierung des N-terminalen Valinrestes der H{\"a}moglobin-beta-Kette entsteht. Das gemessene Verh{\"a}ltnis von HbA1c zum Gesamt-H{\"a}moglobin (5-20 \% bei Diabetikern) repr{\"a}sentiert den Mittelwert der Blutglucosekonzentration {\"u}ber einen zweimonatigen Zeitraum und stellt zur Beurteilung der diabetischen Stoffwechsellage eine Erg{\"a}nzung zur Akutkontrolle der Glukosekonzentration dar. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, einen amperometrischen Biosensor f{\"u}r die Bestimmung des medizinisch relevanten Parameters HbA1c zu entwickeln. Durch Selektion geeigneter Bioerkennungselemente und deren Immobilisierung unter Erhalt der Bindungsfunktion f{\"u}r die Zielmolek{\"u}le H{\"a}moglobin bzw. HbA1c wurden spezifische, hochaffine und regenerationsstabile Sensoroberfl{\"a}chen geschaffen. F{\"u}r die Entwicklung des HbA1c-Biosensors wurden zwei Konzepte - Enzymsensor und Immunosensor - miteinander verglichen. Die enzymatische Umsetzung von HbA1c erfolgte mit der Fructosylamin Oxidase (FAO) aus Pichia pastoris N 1-1 unter Freisetzung von H2O2, welches sowohl optisch {\"u}ber eine Indikatorreaktion als auch elektrochemisch nach Einschluss der FAO in PVA-SbQ und Fixierung des Immobilisats vor einer H2O2-Elektrode nachgewiesen wurde. Die Kalibration des Enzymsensors mit der HbA1c-Modellsubstanz Fructosyl-Valin ergab Nachweisgrenzen, die ausserhalb des physiologisch relevanten HbA1c-Konzentrationsbereich lagen. Aus der Umsetzung von glykierten Peptiden mit einer nicht HbA1c analogen Aminos{\"a}urensequenz, z.B. Fructosyl-Valin-Glycin wurde zudem eine geringe HbA1c-Spezifit{\"a}t abgeleitet. F{\"u}r den Immunosensor wurden zwei heterogene Immunoassay-Formate unter Verwendung von hochaffinen und spezifischen Antik{\"o}rpern in Kombination mit Glucose Oxidase (GOD) als Markerenzym zum Nachweis von HbA1c untersucht. Beim indirekt-kompetitiven Immunoassay wurde anstelle des kompletten HbA1c-Molek{\"u}ls das glykierte Pentapeptid Fructosyl-Valin-Histidin-Leucin-Threonin-Prolin (glkPP) als Kompetitor und Affinit{\"a}tsligand immobilisiert und so eine regenerierf{\"a}hige Oberfl{\"a}che geschaffen. Beim Sandwich-Immunoassay wurde im ersten Schritt Gesamt-H{\"a}moglobin an die mit Haptoglobin (Hp) modifizierte Festphase angereichert und im zweiten Schritt der gebundene HbA1c-Anteil nachgewiesen. F{\"u}r die Konstruktion des HbA1c-Immunosensors wurden Affinit{\"a}tsmatrizen durch Modifizierung von Cellulose-Dialysemembranen mit glkPP bzw. Hp hergestellt. Grundlegend studiert wurde die Aktivierung der Cellulose-Membranen mit 1,1'-Carbonyldiimidazol (CDI) und 1-Cyano-4-dimethylaminopyridintetrafluoroborat (CDAP) als Aktivierungsagenzien. Eine gerichtete Immobilisierung der Liganden wurde realisiert, indem glkPP {\"u}ber dessen C-Terminus (einzige Carboxylatgruppe) und Hp {\"u}ber dessen periodat-oxidiertem Kohlenhydratrest an die amino- oder hydrazidfunktionalisierte Membranen kovalent gekoppelt wurden. Mit dem Einsatz der glkPP- und Hp-modifizierten Membranen in der elektrochemischen Messzelle war erstmalig der biosensorische Nachweis von HbA1c m{\"o}glich. Als Transduktor diente eine Pt-Elektrode, an der das von der GOD generierte H2O2 umgesetzt und ein mit der HbA1c-Konzentration korrelierendes Stromsignal erzeugt wurde. Die Immunosensoren zeigten Ansprechzeiten von 3 s. Mit dem Immunosensor auf Basis des indirekt-kompetitiven Testprinzips wurde eine Kalibrationskurve f{\"u}r HbA1c im Bereich von 0,25-30 \&\#181;g/ml (3,9-465 nM, CV 3-9 \%) mit Assayzeiten von 60 min und mit dem Immunosensor im Sandwich-Format eine Kalibrationskurve im Bereich von 0,5-5 \&\#181;g/ml (7,8-78 nM; 5-50 \% HbA1c vom Gesamt-Hb, CV 6-10 \%, 3 h) aufgenommen.},
  subject      = {H{\"a}moglobin A / Bestimmung / Biosensor / Amperometrie},
  language  = {de}
}