Vorwort

Analytische Untersuchungsmethoden gehören zum Handwerkszeug aller experimentellen Naturwissenschaftler. Für die Biowissenschaften hat sich ein eigenständiger Wissenschaftszweig, die Bioanalytik, herausgebildet. Er beinhaltet auf der einen Seite die Anwendung physiko-chemischer Methoden zur Charakterisierung biologischer Systeme auf unterschiedlichem Integrationsniveau, auf der anderen Seite den Einsatz biochemischer Reagenzien (Specifier) zur Erkennung von Zielmolekülen. Methodische Fortschritte haben viele wichtige Erkenntnisdurchbrüche in den Biowissenschaften erst erlaubt, z. B. die Aufklärung des menschlichen Genoms durch die automatisierte DNA-Sequenzierung in den letzten Jahren. Die darauf aufbauenden Konzepte der ganzheitlichen Beschreibung biologischer Systeme auf den Ebenen der Genomik, der Proteomik und der Metabolomik erfordern wiederum neuartige Analysenmethoden mit Hochdurchsatz und streben eine räumlich und zeitlich aufgelöste Widerspiegelung an.

Dieses Gebiet ist in dem Buch "Bioanalytik" von F. Lottspeich und H. Zorbas umfassend und systematisch dargestellt.

Die Verwendung von Biomolekülen als Werkzeuge in der Analytik ist Gegenstand des vorliegenden Buches. Die Biomoleküle dienen dabei auf der einen Seite zum "Messen" anderer Biomoleküle, z. B. werden Antikörper zum Nachweis von Protein-Antigen und Nukleinsäuren bei der Hybridisierung zur Bindung einer komplementären Nukleinsäure eingesetzt. Diese Anwendungen kommen vor allem in der biomedizinischen Forschung und in der klinischen Diagnostik vor. Dabei erfolgt eine fruchtbare Wechselwirkung zwischen methodischer Entwicklung und problemorientierten Biowissenschaften, die auf eine Verbesserung der funktionellen Eigenschaften der biochemischen Werkzeuge zielt.

Auf der anderen Seite werden Biomoleküle in unterschiedlichen Gebieten von Wirtschaft und Umwelt eingesetzt und zur Analyse von "nichtbiologischen" Substanzen herangezogen. Die Nutzung von Biomolekülen in der Analytik steht immer in Konkurrenz zu physiko-chemischen Methoden und die Entscheidung über die optimale Methode hängt von den jeweiligen Anforderungen ab.

Analytische Methoden unter Nutzung von Biomolekülen in der biochemischen Forschung und in der Routineanalytik sind Gegenstand der Ausbildung von Biochemikern, Biotechnologen und Ernährungswissenschaftlern, aber auch von Medizinern und Chemikern. Wegen des breiten Spektrums von Disziplinen führt das vorliegende Buch zunächst in die Anwendungsgebiete ein, um die Relevanz für den Leser darzulegen. Danach erfolgt die grundlegende Darstellung der unterschiedlichen Biomoleküle in Hinblick auf ihre Anwendung als Erkennungselemente in der Analytik. Nachfolgend werden die Konzepte für Messsysteme mit Biomolekülen vorgestellt. Die experimentelle Realisierung dieser Messsysteme wird im zweiten Teil anhand von komplexen Praktikumsversuchen erläutert. Neben bereits etablierten Methoden, wie die Bestimmung der Enzymaktivität, der enzymatischen Substratbestimmung und dem Enzym-Immunoassay, werden die Nutzung optischer Sensoren zur Analyse biospezifischer Wechselwirkung sowie die Herstellung und Erprobung von Enzym-Teststreifen, von Enzymelektroden und von DNA-Chips beschrieben.

Die vorgestellten Versuche basieren auf Vorschriften, die unter Beteiligung der Mitarbeiter des Lehrstuhls Analytische Biochemie der Universität Potsdam und der Abteilung Molekulare Bioanalytik und Bioelektronik des Fraunhofer Instituts für Biomedizintechnik für die Praktika des Diplomstudiengangs Biochemie an der Universität Potsdam ausgearbeitet wurden. Dafür möchten wir uns bei allen Kollegen bedanken. Besonders hervorheben möchten wir Eva Ehrentreich-Förster, Nenad Gajovic-Eichelmann, Christian Heise, Andrea Kühn, Angelika Lehmann, Fred Lisdat, Alexander Makower, Susanne Schwonbeck, Walter Stöcklein und Axel Warsinke. Unser besonderer Dank gilt Dieter Kirstein, dessen Vorlesungsunterlagen in den Abschnitt Immobilisierung einflossen. Edith Micheel und Karin Tiepner danken wir für die technische Hilfe. Viele Abbildungen sind von Sibylle Ripcke gezeichnet worden, dafür unser besonderer Dank.

An dieser Stelle wollen wir auch dem Verlag Wiley-VCH danken, der trotz der Widrigkeiten mehrerer Umzüge uns ermutigt hat, das Buch fertigzustellen.