Aptamere sind synthetische DNA‑/RNA‑Bindeelemente, die mit außergewöhnlich hoher Selektivität an Zielmoleküle binden. In elektrochemischen Bioelektronik‑Sensoren genutzt, steigern sie Sensitivität und Effizienz der Detektion deutlich gegenüber traditionellen Rezeptor‑Systemen.

Wissenschaftlicher Kontext & Abgrenzung

Klassische Biosensoren nutzen häufig Antikörper oder generische chemische Erkennungsmechanismen. Aptamer‑basierte Sensorik bietet feinere Selektivität, bessere thermische Stabilität und einfache Modifizierbarkeit.

Forschungsteams & Projekte

Universität Bonn – CARD – Das Center of Aptamer Research and Development (CARD) ist am Institut für Lebens- und Medizinwissenschaften (LIMES) der Universität Bonn angesiedelt. Im Mittelpunkt des CARD steht eine automatisierte Plattform zur Aptamer-Entwicklung. Diese eigens entwickelte Plattform ermöglicht die vollautomatische Herstellung maßgeschneiderter Aptamere auf kostengünstige und zeitsparende Weise. CARD ist eine gemeinnützige Einrichtung, die Wissenschaftlern den Zugang zu Aptamern als Forschungswerkzeuge für ein breites Anwendungsspektrum ermöglicht. 

Fraunhofer – IZI-BB – Das Fraunhofer IZI-BB verfügt über langjährige Expertise in der Selektion, Optimierung und Funktionalisierung von maßgeschneiderten Aptameren und setzt dabei auf automatisierte in vitro Selektion (SELEX) sowie effiziente Monitoring- und Prozessteuerungsverfahren. Unsere umfassende Infrastruktur mit S2- und Toxinlabor sowie modernster Zellkultur ermöglicht die Aptamergenerierung gegen eine Vielzahl von Zielstrukturen. Ein besonderer Fokus liegt auf der Entwicklung innovativer aptamerbasierter Nachweissysteme wie Streifentests oder Aptasensoren, die eine schnelle, präzise und kosteneffiziente Detektion mit niedrigen Nachweisgrenzen ermöglichen.

Florida State University, USA – Lazenby Laboratory – Wir verwenden Aptamere, die bei der Bindung an ihren Analyten eine Konformationsänderung durchlaufen, was eine Veränderung des Stromsignals bewirkt, die einen quantitativen Nachweis ermöglicht. Diese Veränderung des Redoxstroms entsteht durch die veränderte Elektronenübertragungsrate zwischen MB und der Trägerelektrode, an der das Aptamer verankert ist. Dieser Biosensor-Mechanismus bietet eine hohe Empfindlichkeit und Selektivität beim Nachweis einer Vielzahl von Analyten, von Biomarkern in der medizinischen Diagnostik bis hin zu Umweltschadstoffen und lebensmittelbedingten Krankheitserregern.

BIOSENSEI – EU Projekt -Ziel des EU-finanzierten Projekts BIOSENSEI ist es, eine Biosensorplattform zu entwickeln, die zelluläre Reaktionen nutzt, um beide Arten von Schadstoffen zu erkennen. Diese Biosensoren werden auf bimodalen Wandlern eingekapselt und immobilisiert, wodurch ein hochempfindlicher und zuverlässiger Nachweis der Zielschadstoffe möglich wird.

BIOSTAR17 – Im Eureka-Verbundprojekt wird ein diagnostischer Biosensor für die Detektion eines Markers für nicht-kleinzelliges Lungenkarzinom (EML4-ALK-Fusionsprotein) im Blut entwickelt. Der Nachweis dieses Proteins beruht auf seiner Wechselwirkung mit hochspezifischen Rezeptoren (Aptameren), d. h. künstlich hergestellten Antikörpern aus selbstfaltenden einzelsträngigen DNA-Ketten oder Peptiden. 

Die hier genannten Teams und Projekte sind nur eine kleine Auswahl, international gibt es zahlreiche weitere Arbeiten zum Thema Chemoselektive und Aptamer-basierte Biosensoren.

Zeit bis zur Marktreife

➡ Einsatz in Feld‑ und Laboranwendungen in 3–7 Jahren.

ausgesuchte Publikationen

Alnaser-Almusa O, Mahmoud M, Ilyas M, Adwan R, Abul Rub F, Alnaser-Almusa N, Mustafa F, Ahmed S, Alzhrani A, Mir TA, Alabudahash M, Chinnappan R, Yaqinuddin A. Recent advances in aptamer-based biosensing technology for isolation and detection of extracellular vesicles. Front Cell Dev Biol. 2025 Jul 23;13:1555687. doi: 10.3389/fcell.2025.1555687. (PDF)

Abedi R, Raoof JB, Bagheri Hashkavayi A, Jalayeri Darbandi Z, Abedi P, Barati Darband G. Innovations in aptamer-based biosensors for detection of pathogenic bacteria: Recent advances and perspective. Talanta. 2025 Dec 1;295:128330. doi: 10.1016/j.talanta.2025.128330. Epub 2025 May 14. (PDF)

Jesky RG, Lo LHY, Siu RHP, Tanner JA. Designing the Future of Biosensing: Advances in Aptamer Discovery, Computational Modeling, and Diagnostic Applications. Biosensors (Basel). 2025 Sep 24;15(10):637. doi: 10.3390/bios15100637. (PDF)

GeGen S, Meng G, Aodeng G, Ga L, Ai J. Advances in aptamer-based electrochemical biosensors for disease diagnosis: integration of DNA and nanomaterials. Nanoscale Horiz. 2025 Oct 20;10(11):2668-2687. doi: 10.1039/d5nh00368g. (PDF)

Kang J, Park J, Kim DH, Park S, Baek S, Kim CK, Kim K, Jang JH, Yeom G. A Portable Surface-Free Electrochemical Aptamer-Based Biosensor for Multiplex Detection of Arboviruses. Anal Chem. 2026 Apr 7;98(13):9851-9860. doi: 10.1021/acs.analchem.5c07608. Epub 2026 Mar 25. (PDF)