Novel nanoparticle-based signal transducers for improved sensitivity of Lateral Flow Immunoassays

Abstract

Die Ausbreitung von Infektionen kann eingedämmt werden, indem vermehrt auf den Krankheitserreger getestet wird. Schnellteststreifen sind sehr anwenderfreundlich, haben jedoch eine hohe Nachweisgrenze. Das Ziel dieser Arbeit war es daher, die Sensitivität von Schnelltests durch Entwicklung neuer Nanopartikel-basierter Signalgeber zu erhöhen. Im ersten Teil der Arbeit wurden die fluoreszierenden konjugierten Polymere PDOF und CN-PPV in Silika-Nanopartikeln und Pdots verkapselt. Die Eigenschaften der Nanopartikel wurden systematisch untersucht und die Signalgeber höchstmöglicher Signalqualität identifiziert. Im zweiten Teil der Arbeit wurden Parameter der Schnellteststreifen für jedes Nanopartikelsystem optimiert und die Signalgeber auf ihre Signalqualität in Schnelltests hin untersucht. Im dritten Teil wurde die katalytische Aktivität von multi-kationischen- und hoch-Entropie-Nanomaterialien untersucht, um diese als katalytisch aktive Signalgeber in Schnelltests einzusetzen. Die untersuchten Reaktionen waren dabei die Oxidation von DAB und TMB durch Wasserstoffperoxid.

The spread of infectious diseases is hindered by a higher number of performed tests for the pathogen. Lateral-Flow-Immunoassays (LFI) are easy-to-use, but have low sensitivity. Therefore, the aim of the thesis was to improve the sensitivity of LFI through development of novel nanoparticle-based signal transducers. In the first part of the thesis the fluorescent conjugated polymers PDOF and CN-PPV were encapsulated in silica-nanoparticles and Pdots. The properties of the nanoparticles were systematically investigated and the signal transducers with the highest signal quality were identified. In the second part of the thesis test strip parameters were optimised for each nanoparticle system individually and the signal transducers were investigated for signal quality in LFI. In the third part of the thesis the catalytic activity of multi-cationic- and high-entropy-nanomaterials was assessed for possible use of the nanoparticles as catalytically active signal transducers in LFI. The investigated reactions were the oxidation of DAB and TMB by hydrogen peroxide.