Homogene Immunoassays zur empfindlichen Virusdetektion mit magnetischen Nanopartikeln

Magnetische Nanopartikel (MNP) bieten vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in der medizinischen Therapie und Diagnostik. ?Diese Arbeit fokussiert sich auf die Virusdetektion über Immunoassays mit MNP. Dabei wird die Partikelhülle mit ?Antikörpern gegen das Virus funktionalisiert. Bindet das Virus an die Antikörper, wird das Partikel größer und es verändern ?sich dessen magnetische Eigenschaften. Durch den magnetischen Partikelkern richten sich MNP nach einem externen ?Magnetfeld aus. Für Immunoassays ist die Brown-Relaxation relevant, die von der hydrodynamischen Größe des Partikels ?abhängt. Je größer die Partikel sind, umso langsamer folgen diese einem magnetischen Wechselfeld. Dies kann über ?magnetische Messmethoden detektiert werden, wobei die magnetische Partikelspektroskopie (MPS) aufgrund des schnellen ?Messprinzips besonders interessant ist. In dieser Arbeit wird das "ImmunoMPS" genutzt, welches speziell für Messungen ?mit BNF-Partikeln der Firma micromod bei 590 Hz ausgelegt ist. ?

Für verlässliche Virusdetektion ist es wichtig, die Eigenschaften und das Verhalten der Partikel zu kennen. Die hier ?verwendeten Partikel besitzen einen Multikern, womit sich die magnetischen Momente vieler Kristallite zu einem effektiven ?magnetischen Partikelmoment meff überlagern. Die Feldabhängigkeit von meff wird über ?Techselfeldsuszeptometriemessungen untersucht. Es wird gezeigt, dass die Feldabhängigkeit entsprechend der ?Packungsdichte und Wechselwirkungen der Kristallite im Kern variiert. Darüber hinaus werden zwei Methoden zur ?Bestimmung der temperaturabhängigen Anisotropiekonstanten K(T) analysiert. Beide Methoden basieren auf der ?Erweiterung des Stoner-Wohlfarth-Modells um Temperatureinflüsse und nutzen die Magnetisierungskurven bei ?verschiedenen Temperaturen. Es wird beobachtet, dass die Anisotropiekonstante mit steigender Temperatur sinkt. Für ?beide Methoden zeigt sich eine Übereinstimmung der Werte, allerdings nur bei Berücksichtigung der Größenverteilung der ?Partikel.?

In dieser Arbeit wird ein Immunoassay zur Detektion des intakten SARS-CoV-2 optimiert. Sowohl Virus als auch Partikel ?besitzen mehrere Bindungsstellen, wodurch Vernetzungen zwischen diesen entstehen und das Bindungsverhalten ?komplexer wird. Messungen ergeben, dass ein Verhältnis von Virus- zu Partikelanzahl von 0,5 bis 2 die höchste ?Empfindlichkeit des Nachweises aufweist. Darüber hinaus zeigen Untersuchungen der Funktionalisierung der Antikörper ?über Protein A an der Partikelhülle, dass 1,6 Antikörper pro Protein A optimal sind. Positiv wirkt sich ein Waschprozess zur ?Entfernung ungebundener Antikörper aus. Dadurch werden zusätzlich fehlerhaft funktionalisierte Partikel entfernt. ?Bezüglich der Inkubationsbedingungen ergibt sich die höchste Empfindlichkeit bei niedrigeren Temperaturen um 5 °C und ?Inkubation in der Zentrifuge. Bei geringen Drehzahlen werden Virus und Partikel näher zusammengebracht. Mit den ?optimierten Parametern des Immunoassays wird eine Nachweisgrenze von 0,208 pM erreicht, wobei weitere ?Verbesserungsmöglichkeiten diskutiert werden.?