Guangzhou – Forschende der Sun Yat-sen University und Kooperationspartner haben in einer Übersichtsarbeit aktuelle Fortschritte bei aptamerbasierten tragbaren elektrochemischen Sensoren zusammengefasst. Die in Microsystems & Nanoengineering veröffentlichte Review (DOI: 10.1038/s41378-025-00993-5) zeigt, wie kurze, synthetische DNA- oder RNA-Aptamere als stabile und reversible Bindungselemente kontinuierliches, nicht-invasives Biomarker-Monitoring aus Schweiß, interstitieller Flüssigkeit oder Wundsekret ermöglichen.
Herkömmliche Biomarker-Detektion beruht meist auf venöser Blutentnahme und Laboranalyse – invasiv, zeitaufwendig und ungeeignet für kontinuierliche Überwachung. Bestehende tragbare Sensoren nutzen oft Antikörper oder Enzyme, die jedoch durch begrenzte Stabilität und irreversible Bindung für Langzeiteinsatz ungeeignet sind. Aptamere hingegen – in vitro selektierte Einzelstrang-Nukleinsäuren – bieten hohe chemische Stabilität, einstellbare Bindungskinetik und reversible Zielerkennung.
Die Autoren beschreiben Strategien zur Integration von Aptameren in flexible elektrochemische Plattformen: Immobilisierung auf Elektrodenoberflächen erfolgt über Gold-Thiol-Bindung, kovalente Kopplung oder Biotin-Streptavidin-Interaktionen. Signalerzeugung basiert auf Impedanz- oder Redox-Sonden-basierten Ansätzen, bei denen aptamer-markierte Elektroaktive Moleküle (z. B. Methylenblau, Ferrocen) konformationsbedingte Bindungsänderungen in elektrische Signale umwandeln.
Anwendungsbeispiele umfassen:
- nicht-invasive Schweißsensoren zur Cortisol- und Estradiol-Überwachung,
- flexible Wundauflagen zur Detektion entzündungsfördernder Marker und bakterieller Infektionen,
- minimal-invasive Mikronadel-Patches zur kontinuierlichen Messung von Medikamenten und Hormonen in interstitieller Flüssigkeit.
Die Sensoren zeichnen sich durch hohe Sensitivität, schnelle Antwortzeiten und Regenerierbarkeit aus. „Aptamerbasierte tragbare elektrochemische Sensoren stellen einen wichtigen Schritt hin zu echt kontinuierlichem Gesundheits-Monitoring dar“, betonen die Autoren. „Ihre reversible Bindung und exzellente Stabilität lösen langjährige Probleme antikörperbasierter Sensoren.“
Die Technologie eröffnet breite Perspektiven für chronische Krankheitsmanagement, therapeutisches Drug-Monitoring, personalisierte Medizin und häusliche Diagnostik. Zukünftige Entwicklungen mit Datenverarbeitung, drahtloser Kommunikation und Multiplex-Biomarker-Erkennung könnten die klinische Relevanz weiter steigern.
Die Arbeit wurde unterstützt durch die National Natural Science Foundation of China, die Guangdong Basic and Applied Basic Research Foundation, die Science and Technology Program of Guangzhou, das Shenzhen Science and Technology Program, die China Postdoctoral Science Foundation sowie Mittel der Sun Yat-sen University und des National Key Laboratory of Smart Farm Technology and Systems.
Originalpublikation:
Microsystems & Nanoengineering (2025)
DOI: 10.1038/s41378-025-00993-5
https://doi.org/10.1038/s41378-025-00993-5
