Fortschritte in schwingungsspektroskopischen Methoden zur Untersuchung von Diatomeen und Humanzellen

Rüger, Jan GND

Diatomeen sind einzellige, eukaryotische Mikroorganismen, die den Hauptbestandteil des marinen Phytoplanktons ausmachen. Sie stellen aufgrund ihrer vorwiegend autotrophen Lebensweise sowohl wichtige Primär- als auch Sauerstoffproduzenten dar und assimilieren täglich etwa 20 % des atmosphärischen Treibhausgases CO2, wodurch sie entscheidend zur Klimaregulation beitragen. Die hohe Verbreitung von Diatomeen in Süßwassern veranlasste Wissenschaftler zu dem Vorschlag, Diatomeen als Bioindikatoren für die Eutrophierung von Seen und Flüssen zu nutzen. Auch in wirtschaftlicher Hinsicht könnten Diatomeen in Zukunft eine entscheidende Rolle auf dem Gebiet der Biokraftstoffproduktion spielen. Um hierbei optimale Wachstumsbedingungen in den Bioreaktoren sicherzustellen, ist es erforderlich, zellphysiologische Änderungen in Abhängigkeit der Kultivierungsbedingungen nachzuvollziehen. Konventionelle Methoden wie Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) oder Gaschromatographie (GC) erlauben quantitative Aussagen über die mittlere makromolekulare Zusammensetzung der Kultur, haben aber den Nachteil, dass sie schwerlich in kontinuierliche Prozesskontrollverfahren einzubinden sind und aufwendige sowie invasive Probenvorbereitungsschritte erforderlich machen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Eignung schwingungsspektroskopischer Methoden, insbesondere der Raman-Spektroskopie, für die in vivo Untersuchung der Zellphysiologie von Diatomeen zu überprüfen. In diesem Zusammenhang wird eine Bandbreite Raman-spektroskopischer Messmodalitäten entwickelt und angewandt, die von der konventionelle Raman- Mikrospektroskopie mit punkt- sowie linienförmigem Laserfokus über eine Hochdurchsatzvariante mit automatisierter Zellerkennung bis hin zur Kombination von Raman-Spektroskopie mit Mikrofluidik reicht.

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Rüger, Jan: Fortschritte in schwingungsspektroskopischen Methoden zur Untersuchung von Diatomeen und Humanzellen. Jena 2018.

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