Molekulare Technik funktioneller Nukleinsäuren zum Nachweis biologischer Kontaminanten

Biokontaminanten sind schädliche biologische Substanzen, die Gewässer, Luft, Boden und Lebensmittel verschmutzen und umfassen hauptsächlich pathogene Bakterien, Viren, Biotoxine und Antibiotikaresistenzgene. Diese Kontaminanten verbreiten sich auf vielfältigen Wegen und können nach Eintritt in den menschlichen Körper Krankheiten bis hin zu Epidemien auslösen, wodurch sie eine anhaltende Bedrohung für die menschliche Gesundheit und ökologische Systeme darstellen. Traditionelle Nachweismethoden wie mikrobiologische Kultivierung, Genanalysen und immunologische Verfahren sind oft komplex, zeitaufwendig oder wenig geeignet für komplexe Umgebungen, was eine schnelle und präzise Detektion biologischer Kontaminanten erschwert. Funktionelle Nukleinsäuren sind einzelsträngige DNA- oder RNA-Moleküle, die durch In-vitro-Selektion gewonnen werden und hauptsächlich Aptamere mit spezifischer Erkennungsfunktion sowie katalytisch aktive Deoxyribozyme umfassen. Sie zeichnen sich durch ein breites Zielspektrum, einfache Synthese und Modifizierbarkeit, Programmierbarkeit und molekulare Ingenieursgestaltung aus und haben sich in den letzten Jahren bei der biosensorischen Detektion schnell entwickelt. Dieser Artikel fasst die jüngsten Fortschritte bei der Nutzung funktioneller Nukleinsäuren zum Nachweis biologischer Kontaminanten zusammen, einschließlich der In-vitro-Selektion, Design von Bibliotheksstrukturen und molekularen technischen Assemblierungsmethoden, und stellt die Anwendung optischer und elektrochemischer Biosensoren auf Basis funktioneller Nukleinsäuren zur Detektion typischer Biokontaminanten vor. Abschließend werden Perspektiven für die zukünftige Entwicklung auf diesem Gebiet diskutiert.