Charakterisierung der Einflussfaktoren auf SERS-Spektren niedermolekularer Substanzen und medizinisch relevante Anwendungen des LOC-SERS-Systems

Mühlig, Anna GND

Die Kombination von oberflächenverstärkter Raman-Spektroskopie (SERS) und einem mikrofluidischen Lab-on-a-chip (LOC)-System ist ein vielversprechender analytischer Ansatz für die medizinische Diagnostik. Die SERS-Spektren enthalten molekularspezifische Informationen und ermöglichen somit eine Detektion molekularer Systeme im submikromolaren Bereich. Die LOC-SERS-Methode ermöglicht eine hohe Durchsatzrate von Einzelproben unter geringen Aufkommen von Probenvolumina. Weiterhin ist die Implementierung von Modulen zur Probenvorbehandlung mit geringem technischem Aufwand realisierbar. Im Rahmen dieser Arbeit sollen die vielfältigen Möglichkeiten des mikrofluidischen SERS-Systems aufgezeigt werden. Durch die Verwendung des LOC-SERS-Systems wird die Bestimmung exakter Messbedingungen und eine hohe Reproduzierbarkeit gewährleistet. In einer Grundlagenstudie werden in dieser Arbeit die Einflüsse auf SERS-Spektren untersucht. Hierbei werden Pyridin und monosubstituierte Pyridinderivate als Analyten verwendet. Es wird gezeigt, dass für eine akkurate Bandenzuordnung die Inklusion quantenchemischer Methoden unerlässlich ist. Es wird demonstriert, dass anhand von LOC-SERS-Datensätzen quantitative Analysen in komplexen Medien durchgeführt werden können. Der Antimetabolit Methotrexat (MTX) wird in wässriger Lösung sowie in artifiziellem Blutplasma semi-quantitativ detektiert, unterschiedliche Konzentrationen von MTX in realem Blutplasma können eindeutig unterschieden werden. Des Weiteren werden Pathogene mittels chemometrischer Methoden anhand der SERS-Spektren von Markermolekülen identifiziert. Im Fokus der Arbeit steht dabei die Detektion niedermolekularer Substanzen in komplexen Medien, wie Blutplasma und Bakteriensuspension sowie die Identifizierung pathogener Mykobakterien.

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Mühlig, Anna: Charakterisierung der Einflussfaktoren auf SERS-Spektren niedermolekularer Substanzen und medizinisch relevante Anwendungen des LOC-SERS-Systems. Jena 2016.

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