DE10244057A1 - Verwendung einer Analysesubstanz zur Detektion eines Explosivstoffes - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verwendung einer Nukleinsäure (1) zur Detektion eines Explosivstoffes (2), wobei die Nukleinsäure (1) spezifisch an eine molekulare Teilstruktur (3) oder molekulare Gesamtstruktur des Explosivstoffes (2) bindet und wobei ein Bindungsereignis zwischen der molekularen Teilstruktur (3) oder der molekularen Gesamtstruktur und der Nukleinsäure (1) detektiert wird, Nukleinsäuren (1) für solche Verwendungen und eine Vorrichtung zur Ausübung der Verwendung.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Verwendung einer Analysensubstanz zur Detektion eines Explosivstoffes, wobei die Analysensubstanz spezifisch zumindest an eine molekulare Teilstruktur des Explosivstoffes bindet und wobei ein Bindungsereignis zwischen der molekularen Teilstruktur und der Analysesubstanz detektiert wird, sowie Analysensubstanzen für solche Verwendungen bzw. Verfahren.
  • Solche Analysensubstanzen können beispielsweise in der Umweltanalytik, speziell der Luft-, Trinkwasser- und/oder Bodenanalytik, aber auch in anderen Bereichen der biochemischen Analytik sowie der medizinischen Diagnostik zum Nachweis von Explosionsstoffen bzw. deren chemischen Hauptkomponenten eingesetzt werden. Auch ist der Einsatz im Rahmen von sicherheitstechnischen Maßnahmen möglich, beispielsweise zur Prüfung auf Anwesenheit von Sprengstoffen in Transportgütern, wie Fluggepäck und dergleichen.
  • Explosivstoffe im Sinne der DIN 20163 (Sept. 1985) sind solche explosionsfähigen Stoffe, die technisch als Sprengstoffe, Treib- und Schießstoffe, Zündmittel, Anzündstoffe oder pyrotechnische Erzeugnisse verwendet werden. Als Sprengstoffe werden lediglich beispielhaft organische Nitro-Verbindungen wie TNT (Trinitrotoluol), Nitramine (Hexogen=RDX=Hexahydro-1,3,5,-trinitro-1,3,5-striazin), Nitrosamine und Pikrinsäure genannt. Aber auch anorganische Substanzen, wie beispielsweise Bleiazid fallen hierunter.
  • Analysesubstanzen sind Substanzen, die in einem Analyseverfahren zur Bestimmung von Art und Menge eines Stoffes eingesetzt werden, wobei die Menge gebundener Analysensubstanz direkt oder indirekt halbquantitativ oder quantitativ bestimmt und hieraus die Menge bzw. Konzentration an Explosivstoff ermittelt und angezeigt wird. Der Begriff der halbquantitativen Bestimmung umfaßt auch eine Information bezüglich des Über- oder Unterschreitens einer definierten Grenzmenge gebundener Analysensubstanz und folglich einer hiermit korrelierten Grenzmenge bzw. Grenzkonzentration Explosivstoff (anwesend/abwesend im Falle einer Grenzmenge, welche durch die Detektionsempfindlichkeit bestimmt ist).
  • Ein Bindungsereignis kann jede Form einer (physiko-) chemischen Bindung/Wechselwirkung sein, z.B. ionische Bindung, kovalente Bindung, Van der Waals Kräfte oder Wasserstoffbrückenbindungen.
  • Eine molekulare Teilstruktur kann eine funktionelle Gruppe, eine Kombination mehrerer funktioneller Gruppen, insbesondere benachbarter Gruppen, oder auch ein Kohlenstoffgerüst, mit oder ohne funktionellen Gruppen sein. Bezeichnend hierbei ist, dass es sich um einen Ausschnittsbereich eines Moleküls oder einer Verbindung und nicht um das gesamte Molekül handelt. Entsprechendes gilt im Falle anorganischer Sprengstoffmoleküle.
  • Die Detektion eines Bindungsereignisses kann mittels optischer, chemischer, biologischer aber auch sonstiger physikalischer bzw. physikalisch-technischer Methoden erfolgen.
  • Hintergrund der Erfindung und Stand der Technik.
  • Explosivstoffe können einerseits aufgrund der Explosiveigenschaften ein beachtliches Risiko darstellen. Beispielsweise in Sicherheitsbereichen, wie Flughäfen etc., müssen Explosivstoffe detektiert werden, beispielsweise um unerwünschte Handlungen unter Verwendung der Explosivstoffe durch Personen zu verhindern. Andererseits sind Explosivstoffe meist zudem human- und/oder ökotoxisch und es ist daher wünschenwert, auch geringste Mengen in Boden oder Wasserproben, auch in Aerosolen, nachweisen zu können, vorzugsweise einschließlich der Detektion des spezifischen, vorgefundenen Explosivstofftyps. Letztes ist von besonderer Bedeutung beispielsweise im Rahmen von Konversionsmaßnahmen an stillgelegten militärischen Einrichtungen. Schließlich ist es in der Forensik oft nötig, Explosivstoffspuren nachzuweisen und den Explosivstofftyp zu identifizieren.
  • Aus der Praxis sind verschiedenste klassische (nass-) chemische Analysenmethoden bekannt. Diese sind in der Anwendung aufwendig, benötigen ein Labor (on site Messungen sind in aller Regel nicht möglich) und liefern keine schnellen Ergebnisse. Zudem befriedigen die erreichbaren Nachweisgrenzen nicht. Proben müssen vorher ggf. aufwändig auf konzentriert werden, um die hohe Nachweisgrenze dieser Testsysteme unterschreiten zu können. Eine solche Aufkonzentrierung von Proben ist zusätzlich zeitaufwendig und kostenintensiv. Zudem weisen die insofern bekannten Testsysteme Kreuzempfindlichkeiten zu weiteren, in den Proben enthaltenen Stoffen auf.
  • Ein faseroptischer Biosensor zur Detektion von TNT basierend auf einem Immunoassay unter Verwendung einer fluoreszierenden Detektorverbindung, nämlich Antikörper, ist aus der Literaturstelle Craig, H. et al, Field Demonstration of On-Site Analytical Methods for TNT and RDX in Ground Water, Proceedings of the HSRC/WERC Joint Conference on the Environment, May 1996, bekannt. Damit ausführbare Verfahren erfassen Explosivstoffe quantitativ allenfalls unzureichend; problematisch ist auch die Kreuzreaktivität von Antikörpern mit anderen Stoffen.
  • Des weiteren ist es aus der Praxis bekannt, zum Nachweis von Explosivstoffen Gas- oder Flüssigkeitschromatographie anzuwenden. Hierfür notwendige Meßgeräte sind nicht onsite einsetzbar.
  • In einem fachfremden technologischen Gebiet ist ein Biosensor unter Verwendung eines immobilisierten, fluoreszenzmarkierten Aptamers zur Detektion von Thrombin beschrieben (Potyrailo, RA et al, Adapting Selected Nucleic Acid Ligands (Aptamers) to Biosensors, Analytical Chemistry, 70, 3419–3425, 1998). Ein weiterer Biosensor zur Detektion von Thrombin ist in der Literaturstelle Lee, M. et al, A Fiber-Optic Microarray Biosensor Using Aptamers as Receptors, Analytical Biochemistry, 282, 142–146, 2000 offenbart. Diese Literaturstelle beschreibt die Verwendung eines auf Mikroglaskugeln immobilisierten Aptamers zur Detektion von Thrombin.
  • Technisches Problem der Erfindung
  • Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zur Detektion von Explosivstoffen, mittels welchem Explosivstoffe mit verbesserter Empfindlichkeit und Spezifität nachgewiesen werden können und welches die Bestimmung von Explosivstoffen im Feldeinsatz ermöglicht, sowie Analysensubstanzen hierfür anzugeben.
  • Grundzüge der Erfindung
  • Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung die Verwendung einer Nukleinsäure zur Detektion eines synthetischen Explosivstoffes, wobei die Nukleinsäure spezifisch an eine molekulare Teilstruktur oder die molekulare Gesamtstruktur des Explosivstoffes bindet und wobei ein Bindungsereignis zwischen der molekularen Teilstruktur oder der molekularen Gesamtstruktur und der Nukleinsäure detektiert wird.
  • Eine Nukleinsäure im Sinne der Erfindung kann als Nukleotidsequenz eine RNA, DNA oder eine PNA enthalten, welche auch derivatisierte nicht-natürliche Nukleotide aufweisen kann. Neben der Nukleotidsequenz kann eine Nukleinsäure aber auch Moleküle enthalten, beispielsweise endständig der Nukleotidsequenz gebunden, welche keine Nukleotide enthalten. Die Nukleinsäure kann insbesondere ein Aptamer sein. Ein Aptamer ist eine Nukleinsäure, welches analog einer Antikörper/Antigenaffinität ("Schlüssel/Schloss") oder gemäß dem Bindungsmodell des induced fit eine Bindungsaffinität zu bestimmten Zielstrukturen auf molekularer Ebene aufweist. Das Oligonukleotid kann auch ein Spiegelmer sein. Ein Spiegelmer ist eine spiegelbildliche, hochaffine Nukleotidsequenz, welche aus L-Ribose bzw. L-2'-Desoxyribose Einheiten aufgebaut ist.
  • Mit der Erfindung wird gegenüber den klassischen Analysenmethoden erreicht, dass eine extrem niedrige Nachweisgrenze für die Detektion von Explosivstoffen erhalten und damit die Empfindlichkeit des Testsystems zur Detektion von Explosivstoffen erhöht wird. Ein der Messung vorgeschalteter Anreicherungsschritt zur Aufkonzentrierung der Explosivstoffe ist aufgrund der hohen Nachweisempfindlichkeit nicht notwendig und entfällt. Vorteilhaft gegenüber der Antikörpertechnologie ist (neben der besseren Empfindlichkeit und der on-site Anwendbarkeit), daß Aptamere vollständig in vitro identifizierbar (beispielsweise mittels theoretischer 3-dimensionaler Strukturberechnungen) und herstellbar sind und folglich keine Versuchstiere für Immunisierungszwecke benötigt werden. Dennoch wird eine Spezifität erreicht, welche jenen der Antikörpertechnologie zumindest ebenbürtig, gegenüber der klassischen Analytik weit überlegen ist.
  • Die Erfindung lehrt weiterhin die in den Ausführungsbeispielen angegebenen Sequenzen für den Einsatz in einem erfindungsgemäßen Verfahren.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß Nukleinsäuren nach Maßgabe ihrer Selektivität bzw. Affinität zu einem Zielmolekül auffinden lassen. Dabei können sich gefundene Nukleotidsequenzen um eine molekulare Teilstruktur, insbesondere im Falle kleiner Zielmoleküle aber auch um eine molekulare Gesamtstruktur gleichsam herumfalten, während andere Nukleotidsequenzen diese Fähigkeit nicht oder in nur vermindertem Maße aufweisen und im Rahmen eines Screenings verworfen werden.
  • Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen Die molekulare Teilstruktur des Explosivstoffes kann unmittelbar an ein Stickstoffatom gebundenen disponiblen Sauerstoff tragen und aus der Gruppe bestehend aus "Nitrite, Nitrate, Nitro- und Nitrosoverbindungen" ausgewählt sein. Der Explosivstoff kann aus der Gruppe bestehend aus "Nitrobenzolderivate, TNT, 2,4-DNT, 2,6-DNT, 2-NT, Pikrinsäure, Hexogen, Octogen, Hexyl, Tetryl, Ethylenglykoldinitrat, Diethylenglykoldinitrat, Nitroglycerin, Nitropenta sowie Derivate solcher Verbindungen" ausgewählt sein.
  • Die Nukleinsäure kann ausgewählt sein aus der Gruppe "Sequenzen der 8 und 9 oder beliebige Fragmente dieser Sequenzen, sofern diese Fragmente zumindest 6, 10 oder 15 fortlaufende Nukleotide aus einer solchen Sequenz aufweisen". Bevorzugt sind markierte (Unterstreichungen in 8) Konsensussequenzen enthaltende Nukleinsäuren. Die Nuklein-säure kann direkt an einer Festkörperoberfläche, alternativ indirekt über eine Spacerverbindung an der Festkörperoberfläche, immobilisiert sein. Eine Spacerverbindung ist ein Verbindungsmolekül zwischen einer Festkörperoberfläche und einer Nukleinsäure bzw. einem Aptamer. Die Spacerverbindung kann eine Linker-Nukleinsäure, beispielsweise ein kurzer synthetischer DNA-Doppelstrang, sein; es sind aber auch beliebige andere langgestreckte organische Moleküle, typischerweise Oligomere oder Polymere, geeignet. Des weiteren ist auch Bindung über übliche Affinitätspaare, wie beispielsweise Biotin/Streptavidin, möglich, wobei ein Molekül des Affinitätspaares mit der Nukleinsäure verbunden ist und das Komplementmolekül immobilisiert ist. Die Festkörperoberfläche kann im Rahmen einer optischen Fiber oder Faser eingerichtet sein. Es versteht sich, dass auch mehrere verschiedene Nukleinsäurenspezies auf der Oberfläche oder Faser immobilisiert sein können. In diesem Fall können verschiedene Explosivstofftypen, welche jeweils an die respektiven Nukleinsäurespezies spezifisch binden, gleichzeitig detektiert werden.
  • Das Bindungsereignis kann durch Messung eines Signals eines (direkt oder indirekt) markierten und von einem Molekül des Explosivstoffes aus der Bindung mit der Nukleinsäure kompetetiv verdrängten Detektormoleküls detektiert werden. Insbesondere kommt eine Fluoreszenzmarkierung des Detektormoleküls in Frage. Eine Fluoreszenzmarkierung ist eine Markierung mit einem Fluorochrom. Ein Fluorochrom kann beispielsweise Fluorescin, Acridinorange oder andere gebräuchliche Fluorochrome, wie Cy5, Cy3, usw., sein. Das Signal kann durch Abnahme der Signalintensität gebundener Detektormoleküle oder durch Zunahme der Signalintensität freigesetzter (verdrängter) Detektormoleküle gebildet werden. Im Falle von kooperativen Effekten, wie beispielsweise Stacking, kann auch eine Zunahme der Signalintensität gebundener Detektormoleküle erfolgen, oder beispielsweise durch FRET-Methoden. Im Falle des simultanen Einsatzes verschiedener Nukleinsäurespezies kann es sich empfehlen, für die jeweiligen Nukleinsäurespezies verschieden markierte Detektormoleküle vorzusehen, damit zwischen Signalen von verschiedenen Nukleinsäurespezies diskriminiert werden kann.
  • Die Erfindung lehrt desweiteren eine Vorrichtung zur Detektion eines Explosivstoffes, wobei die Vorrichtung mit einer für eine molekulare Teilstruktur des Explosivstoffes spezifischen Nukleinsäure ausgestattet ist. Die Nukleinsäure kann direkt oder alternativ über eine Spacerverbindung an einer Festkörperoberfläche vorzugsweise einer optischen Faser oder Fiber immobilisiert sein. Bevorzugt ist, dass die Vorrichtung Mittel zur Detektion eines Bindungsereignisses zwischen der molekularen Teilstruktur und der Nukleinsäure beispielsweise einen Fluoreszenzdetektor aufweist. In der Vorrichtung kann eine Lichtquelle zur Fluoreszenzanregung der Detektormoleküle eingerichtet sein, wobei die optische Faser oder Fiber an einen Fluoreszenzdetektor angeschlossen sein sollte. Desweiteren können Mittel zur Zuführung einer Probe zu der Nukleinsäure integriert sein. Im Falle der Detektion von Sprengstoffen im sicherheitstechnischen Bereich kann beispielsweise eine Luftprobe aus der Umgebung zu überprüfender Gegenstände entnommen und analysiert werden. Dabei kann die Luftprobe vor der Detektion zunächst in eine flüssige Phase eingebracht werden in welcher dann eine Detektion, wie beschrieben erfolgt. Es ist aber auch eine Detektion in der Gasphase möglich, wobei beispielsweise erfindungsgemäß eingesetzte Nukleinsäuren und/oder Detektormoleküle als Aerosol mit der Gasprobe kontaktiert werden können. Die Nukleinsäure kann mit einem fluoreszenzmarkierten Detektormolekül beladen sein, wobei die Bindungsstärke zwischen der Nukleinsäure und dem Detektormolekül niedriger als die Bindungsstärke zwischen der Nukleinsäure und der molekularen Teilstruktur sein sollte. Ein Teil der optischen Faser oder Fiber kann in einem Probengas- oder Flüssigkeitsraum, in welchen eine Gas- oder Flüssigkeitsprobe einbringbar ist, angeordnet sein. Die Wellenlänge des eingestrahlten Lichtes liegt vorzugsweise in einem Bereich kleinerer Wellenlängen als die Wellenlänge des emittierten Lichtes des Markers. Hierbei kann es sich um Wellenlängen des Fluoreszenzbereiches handeln. Der Lichteintrag kann über die optische Fiber oder Faser, über deren Manteloberfläche aber auch über eine oder beide Stirnflächen, erfolgen. Gleiches gilt für die Auskoppelung des emittierten Lichtes (Fluoreszenzsignal). Die optische Fiber oder Faser kann drehbar gelagert sein. Generell ist es selbstverständlich, daß emittiertes Licht nicht direkt detektiert wird, sondern indirekt über Emissionen von Molekülen, die ihrerseits durch das emittierte Licht angeregt werden. In dieser Weise ist auch eine optische Verstärkung einrichtbar.
  • Es versteht sich, dass die Detektion der Verdrängung des Markers auch in anderer Weise, z.B. mittels eines elektrochemischen Sensors erfolgen kann. Auch kann die in direkter Proportionalität zur Analytmenge stehende Konzentration des nichtgebundenen Markers mit einem beispielsweise elektro-enzymatischem Verstärkersystem quantifiziert werden. Hierdurch können erhöhte Empfindlichkeiten des Testsystems erreicht werden.
  • Ein mobiles Meßgerät auf Basis der Faseroptik kann mit einer tragbaren Stromquelle, z.B. einer Batterie, betrieben werden. Zur Aufzeichnung und Auswertung der Meßsignale kann das Meßgerät mit einem elektronischen Bauteil beispielsweise einem Rechner ausgestattet sein und zur Förderung einer Gas- oder Flüssigkeitsprobe eine Fördereinrichtung, beispielsweise eine Schlauchpumpe, aufweisen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Figuren näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1: Anlagerung eines exemplarisch dargestellten Explosivstoffes an ein über eine Spacerverbindung immobilisiertes Aptamer
  • 2: ein über eine Spacerverbindung an eine optische Faser oder Fiber immobilisiertes Aptamer, beladen mit einem fluoreszenzmarkiertem Detektormolekül – vor Kontakt mit einer Explosivstoff haltigen Probe, im Dunkeln ohne Lichteinstrahlung.
  • 3: ein über eine Spacerverbindung an eine optische Faser oder Fiber immobilisiertes Aptamer, beladen mit einem fluoreszenzmarkiertem Detektormolekül – vor Kontakt mit einer Explosivstoff haltigen Probe, Lichteinstrahlung. Die optische Fiber oder Faser leitet das vom Fluorochrom emittierte Licht innerhalb der optischen Faser oder Fiber.
  • 4: ein über eine Spacerverbindung an eine optische Faser oder Fiber immobilisiertes Aptamer, beladen mit einem fluoreszenzmarkiertem Detektormolekül – nach Kontakt mit einer Explosivstoff haltigen Probe, im Dunkeln ohne Lichteinstrahlung. Der Explosivstoff hat einige Detektormoleküle verdrängt und ist am Aptamer gebunden.
  • 5: ein über eine Spacerverbindung an eine optische Faser oder Fiber immobilisiertes Aptamer, beladen mit einem fluoreszenzmarkiertem Detektormolekül – nach Kontakt mit einer Explosivstoff haltigen Probe, Lichteinstrahlung. Der Explosivstoff hat einige Detektormoleküle verdrängt und ist am Aptamer gebunden. Die optische Fiber oder Faser leitet das vom Fluorochrom emittierte Licht innerhalb der optischen Faser oder Fiber. Die Emission ist geringer als in 2, da weniger Fluorochrome angeregt wurden.
  • 6: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
  • 7; Vergleichsversuche zur Bindungsstärke mit einem Aptamer gegenüber einem Antikörper in einem Immunverfahren
  • 8a bis 8h: erfindungsgemäße Aptamersequenzen
  • 9: erfindungsgemäße Konsensus-Sequenzen
  • In 1 erkennt man eine Nukleinsäure 1 zur Detektion eines synthetischen Explosivstoffes 2, wobei die Nukleinsäure 1 spezifisch an eine molekulare Teilstruktur 3 des Explosivstoffes 2 bindet. Es handelt sich bei dem Explosivstoff 2 um TNT. Geeignete Nukleinsäuren 1 sind in den 8 bis 9 dargestellt.
  • Die 2 bis 5 zeigen den Detektionsmechanismus für Explosivstoffe. Die Nukleinsäure 1 ist über eine Spacerverbindung 6, an einer Festkörperoberfläche 7, beispielsweise der Oberfläche einer optischen Fiber oder Faser 8, immobilisiert. 2 stellt die Beladung der Nukleinsäure 1 mit einem fluoreszenzmarkierten 4 Detektormolekül 5 und 3 die Detektion eines Bindungsereignisses durch Messung eines Signals eines fluoreszenzmarkierten 4 Detektormoleküls 5 dar. Die Verdrängung des Detektormoleküls 5 aus der Bindung mit der Nukleinsäure 1 durch ein Molekül des Explosivstoffes 2 ist in 4 dargestellt. In 5 ist dargestellt, dass das Signal durch Abnahme der Signalintensität gebundener Detektormoleküle 5 gebildet wird.
  • In 6 in Zusammenschau mit 1 und 5 erkennt man eine Vorrichtung zur Detektion eines Explosivstoffes 2 mit einer für eine molekulare Teilstruktur 3 des Explosivstoffes 2 spezifischen Nukleinsäure 1. Die Nukleinsäure ist an einer Festkörperoberfläche 7 immobilisiert. Die Nukleinsäure 1 ist über eine Spacerverbindung 6 an einer optischen Faser 8 oder Fiber immobilisiert und mit einem fluoreszenzmarkierten 4 Detektormolekül 5 beladen. Es ist eine Lichtquelle 11 zur Fluoreszenzanregung der Detektormoleküle 5 eingerichtet, wobei die optische Faser 8 oder Fiber an einen Fluoreszenzdetektor 9 angeschlossen ist und ein Teil der optischen Faser 8 oder Fiber in einem Probengas- oder Flüssigkeitsraum 12, in welchen eine Gas- oder Flüssigkeitsprobe 13 einbringbar ist, angeordnet ist. Ein mobiles Meßgerät auf Basis der Faseroptik kann mit einer tragbaren Stromquelle 14, z.B. einer Autobatterie, betrieben werden. Zur Aufzeichnung und Auswertung der Meßwerte kann das Meßgerät mit einem elektronischen Bauteil beispielsweise einem Rechner 15 ausgestattet sein und zur Förderung der Gas- oder Flüssigkeitsprobe eine Fördereinrichtung 16 beispielsweise eine Schlauchpumpe aufweisen.
  • Zum Auffangen der Probe kann ein Auffangbehälter 17 eingerichtet sein.
  • In der 7 sind Vergleichsversuche zur Bindungsstärke dargestellt. Es sind gezeigt Bindungsuntersuchungen TNT/erfindungsgemäße Nukleinsäure gegenüber TNT/Antikörper. Die Dissoziationskonstante der Aptamerreaktion liegt bei ca. kD = 10–8, jene der Antikörperreaktion bei lediglich ca. kD = 10–5.
  • Es ist gleichsam in Umkehrung der vorstehenden Verfahrensweise auch möglich, daß Sprengstoffmoleküle an der Festphase (z.B. in einer Durchflusszelle angeordnete Lichtleitfaser mit angeschlossenem Detektor für das von einem Fluorophoren auf Anregung mittels beispielsweise einer Leuchtdiode emittierten Lichtes) immobilisiert und mittels der markierten Nukleinsäure ein Signal erzeugt wird. Diese Umkehrung kann nicht nur einer eigentlichen Messung dienen (die an der Festphase gebundene Nukleinsäuremenge nimmt gleichgewichtsbedingt ab, wenn in der Flüssig- oder Gasphase Sprengstoffmoleküle anwesend sind), sondern es können auch Eichkurven erstellt werden oder Nukleinsäuren auf die erfindungsgemäße Eignung geprüft werden.
  • Erfindungsgemäße geeignete Nukleinsäure- bzw. Aptamersequenzen sind in 8a bis 8h sowie in 9 angegeben. Dabei sind markierte Bereiche (unterstrichene Teilsequenzen) bzw. Konsensusbereiche (jeweils einzeln für sich oder verbunden über eine beliebige Anzahl Nukleotide) jeweils von selbstständiger Bedeutung. 9 zeigt Variationen der Aptamer-Konsensus-Sequenzen; es sind die in den Spalten angegebenen Austauschmöglichkeiten für Nukleotide vorgesehen. Die vorstehenden Sequenzen sind auch in den Sequenzprotokollen wiedergegeben.

Claims (12)

  1. Verwendung einer Nukleinsäure (1) zur Detektion eines Explosivstoffes (2), wobei die Nukleinsäure (1) spezifisch an eine molekulare Teilstruktur (3) oder an die molekulare Gesamtstruktur des Explosivstoffes (2) bindet und wobei ein Bindungsereignis zwischen der molekularen Teilstruktur (3) oder der molekularen Gesamtstruktur und der Nukleinsäure (1) detektiert wird.
  2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die molekulare Teilstruktur (3) unmittelbar an ein Stickstoffatom oder an mehrere Stickstoffatome gebundenen disponiblen Sauerstoff trägt.
  3. Verwendung nach Anspruch 2, wobei die molekulare Teilstruktur (3) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus "Nitrite, Nitrate, Nitro- und Nitrosoverbindungen".
  4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Explosivstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus "Nitrobenzolderivate, TNT, 2,4-DNT, 2,6-DNT, 2-NT, Pikrinsäure, Hexogen, Octogen, Hexyl, Tetryl, Ethylenglykoldinitrat, Diethylenglykoldinitrat, Nitroglycerin, Nitropenta sowie Derivate solcher Verbindungen".
  5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Nukleinsäure (1) ausgewählt ist aus der Gruppe "Sequenzen der 8 und 9 oder beliebige Fragmente dieser Sequenzen mit einer Länge von zumindest 6, insbesondere zumindest 10, Nukleotiden".
  6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Bindungsereignis durch Messung eines Signals eines markierten, insbesondere fluoreszenzmarkierten (4), und von einem Molekül des Explosivstoffes (2) aus der Bindung mit der Nukleinsäure (1) kompetetiv verdrängten Detektormoleküls (5) detektiert wird.
  7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Nukleinsäure (1), optional über eine Spacerverbindung (6), an einer Festkörperoberfläche (7), insbesondere die Oberfläche einer optischen Fiber oder Faser (8), immobilisiert ist.
  8. Verwendung nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Signal durch Abnahme oder Zunahme der Signalintensität gebundener Detektormoleküle (5) gebildet ist.
  9. Verwendung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Signal durch Zunahme der Signalintensität freigesetzter Detektormoleküle (5) gebildet ist.
  10. Nukleinsäure (1) zur Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 gemäß einer der Sequenzen der 8 oder 9 oder beliebige Fragmente dieser Sequenzen mit einer Länge von zumindest 6, insbesondere zumindest 10, Nukleotiden.
  11. Vorrichtung zur Detektion eines Explosivstoffes (2) mit einer für eine molekulare Teilstruktur (3) des Explosivstoffes (2) spezifischen Nukleinsäure (1), vorzugsweise an einer Festkörperoberfläche (7) immobilisiert, mit Mitteln zur Detektion eines Bindungsereignisses (9) zwischen der molekularen Teilstruktur (3) und der Nukleinsäure (1) und mit Mitteln zur Zuführung einer Probe (10) zu der Nukleinsäure (1).
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Nukleinsäure (1) über eine Spacerverbindung (6) an einer optischen Faser (8) oder Fiber immobilisiert ist, wobei die Nukleinsäure (1) mit einem fluoreszenzmarkierten (4) Detektormolekül (5) beladen ist, wobei die Bindungsstärke Nukleinsäure (1) /Detektormolekül (5) niedriger als die Bindungsstärke Nukleinsäure (1) /molekulare Teilstruktur (3) ist, wobei eine Lichtquelle (11) zur Fluoreszenzanregung der Detektormoleküle (5) eingerichtet ist, wobei die optische Faser (8) oder Fiber an einen Fluoreszenzdetektor (9) angeschlossen ist und wobei zumindest ein Teil der optischen Faser (8) oder Fiber in einem Probengas- oder Flüssigkeitsraum (12), in welchen eine Gas- oder Flüssigkeitsprobe (13) einbringbar ist, angeordnet ist.
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