Xenia Knigge

• In dieser Arbeit wurden Nano-Elektroden-Arrays zur Einzel-Objekt-Immobilisierung mittels Dielektrophorese verwendet. Hierbei wurden fluoreszenzmarkierte Nano-Sphären als Modellsystem untersucht und die gewonnenen Ergebnisse auf biologische Proben übertragen. Die Untersuchungen in Kombination mit verschiedenen Elektrodenlayouts führten zu einer deterministischen Vereinzelung der Nano-Sphären ab einem festen Größenverhältnis zwischen Nano-Sphäre und Durchmesser der Elektrodenspitzen. An den Proteinen BSA und R-PE konnte eine dielektrophoretische Immobilisierung ebenfalls demonstriert und R-PE Moleküle zur Vereinzelung gebracht werden. Hierfür war neben einem optimierten Elektrodenlayout, das durch Feldsimulationen den Feldgradienten betreffend gesucht wurde, eine Optimierung der Feldparameter, insbesondere von Spannung und Frequenz, erforderlich. Neben der Dielektrophorese erfolgten auch Beobachtungen anderer Effekte des elektrischen Feldes, wie z.B. Elektrolyse an Nano-Elektroden und Strömungen über dem Elektroden-Array, hervorgerufenIn dieser Arbeit wurden Nano-Elektroden-Arrays zur Einzel-Objekt-Immobilisierung mittels Dielektrophorese verwendet. Hierbei wurden fluoreszenzmarkierte Nano-Sphären als Modellsystem untersucht und die gewonnenen Ergebnisse auf biologische Proben übertragen. Die Untersuchungen in Kombination mit verschiedenen Elektrodenlayouts führten zu einer deterministischen Vereinzelung der Nano-Sphären ab einem festen Größenverhältnis zwischen Nano-Sphäre und Durchmesser der Elektrodenspitzen. An den Proteinen BSA und R-PE konnte eine dielektrophoretische Immobilisierung ebenfalls demonstriert und R-PE Moleküle zur Vereinzelung gebracht werden. Hierfür war neben einem optimierten Elektrodenlayout, das durch Feldsimulationen den Feldgradienten betreffend gesucht wurde, eine Optimierung der Feldparameter, insbesondere von Spannung und Frequenz, erforderlich. Neben der Dielektrophorese erfolgten auch Beobachtungen anderer Effekte des elektrischen Feldes, wie z.B. Elektrolyse an Nano-Elektroden und Strömungen über dem Elektroden-Array, hervorgerufen durch Joulesche Wärme und AC-elektroosmotischen Fluss. Zudem konnte Dielektrophorese an Silberpartikeln beobachtet werden und mittels Fluoreszenz-, Atom-Kraft-, Raster-Elektronen-Mikroskopie und energiedispersiver Röntgenspektroskopie untersucht werden. Schließlich wurden die verwendeten Objektive und Kameras auf ihre Lichtempfindlichkeit hin analysiert, so dass die Vereinzelung von Biomolekülen an Nano-Elektroden nachweisbar war. Festzuhalten bleibt also, dass die Vereinzelung von Nano-Objekten und Biomolekülen an Nano-Elektroden-Arrays gelungen ist. Durch den parallelen Ansatz erlaubt dies, Aussagen über das Verhalten von Einzelmolekülen mit guter Statistik zu treffen.…
• In this work, nanoelectrode arrays were used for single object immobilization by dielectrophoresis. Fluorescently labeled nanospheres were used as a model system and the results were transferred to biological samples. The experiments in combination with different electrode layouts led to a deterministic singling of the nanospheres for a fixed size ratio between nanosphere and tipdiameter. Dielectrophoretic immobilization could also be demonstrated for the proteins BSA and R-PE, while R-PE molecules were even immobilized as single objects. For this purpose, in addition to an optimized electrode layout, which was searched by numerical field calculations, an optimization of the field parameters was required, in particular of voltage and frequency. Besides dielectrophoresis, observations of other effects were made, e.g. electrolysis at nanoelectrodes and fluid flows caused by Joule heating and AC-electroosmotic flow. In addition, dielectrophoresis was observed on silver nanoparticles, which was examined by fluorescence-, atomic force-,In this work, nanoelectrode arrays were used for single object immobilization by dielectrophoresis. Fluorescently labeled nanospheres were used as a model system and the results were transferred to biological samples. The experiments in combination with different electrode layouts led to a deterministic singling of the nanospheres for a fixed size ratio between nanosphere and tipdiameter. Dielectrophoretic immobilization could also be demonstrated for the proteins BSA and R-PE, while R-PE molecules were even immobilized as single objects. For this purpose, in addition to an optimized electrode layout, which was searched by numerical field calculations, an optimization of the field parameters was required, in particular of voltage and frequency. Besides dielectrophoresis, observations of other effects were made, e.g. electrolysis at nanoelectrodes and fluid flows caused by Joule heating and AC-electroosmotic flow. In addition, dielectrophoresis was observed on silver nanoparticles, which was examined by fluorescence-, atomic force-, scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. Finally, the objectives and cameras were analyzed for their photosensitivity so that the singling of biomolecules on nanoelectrodes became detectable. The successful singling of nanoobjects and biomolecules on nanoelectrodes has been shown in a parallel approach so that it is possible to make statements about the behavior of single molecules with good statistics.…