Verbundvorhaben: Lösungen für die Mustererkennung bei der Translokation kleiner Moleküle durch Nanoporen Teilvorhaben: Vergleich von Nanopore mit Goldstandard-Methoden: Verifizierungsstudie

Unsere Forschungsidee umfasst die Entwicklung von Methoden sowie die informatische und statistische Datenauswertung für die Quantifizierung kleiner Moleküle auf der Grundlage von Nanoporen-Sensoren. Wir werden eine Methode zum Nachweis und zur Quantifizierung kleiner Moleküle entwickeln, die auf der stromflussunterstützten Translokation geladener Teilchen durch modifizierte Nanoporen basiert. Die wichtigste Frage ist, welche Eigenschaften muss ein Molekül besitzen, um eine signifikante Spannungsänderung während der Translokation durch die Nanopore zu erzeugen? Wie kann ein Molekül, das ein geringes oder gar kein Signal erzeugt, mit Hilfe von Fängermolekülen, zuverlässig nachgewiesen werden? Für unsere Experimente verwenden wir die kommerziell erhältlichen Nanoporen im MinION®-Gerät von Oxford Nanopore sowie Siliziumnitrid-Festkörper-Nanoporen. Beide Arten von Nanoporen werden auf ihre Funktionalität bei der Analyse von kleinen Molekülen getestet. Nachdem wir mit dem MinION® begonnen haben, wurden die Experimente auf Festkörper-Nanoporen übertragen und weiter ausgebaut. Unser Ansatz sollte ein früher, aber entscheidender Schritt sein, um die Analyse kleiner Moleküle in der Klinik zu nutzen; zukünftiges Ziel ist es, die Metabolomanalyse durch die Bereitstellung eines PoC-Tests zu beschleunigen. Zur Auswertung werden Softwarepakete, einschließlich Datenbanken mit getesteten Molekülen entwickelt. Darüber hinaus werden hybride Methoden der computergestützten Chemie zur Vorhersage von Molekül- und Poreninteraktionen sowie zur Anpassung von Porengrößen und -modifikationen eingesetzt. Zusätzliche Software zur Vorhersage molekularer Signale in modifizierten Poren bekannter Größe könnte mit KI- und maschinellen Lernprogrammen implementiert werden.