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Nanoskopie zur Strukturaufklärung von DNA

Treffer, Regina - Friedrich-Schiller-Universität Jena (2014)


Die Verwendung metallischer oder Metall-beschichteter Mess-Sonden für die Rastersondenmikroskopie (SPM - engl. scanning probe microscopy) ist die Voraussetzung für die Kombination mit der Oberflächenverstärkten Raman-Spektroskopie (SERS - engl. surface-enhanced Raman spectroscopy). Bei dem als Spitzenverstärkte Raman-Spektroskopie (TERS - engl. tip-enhanced Raman spectroscopy) bezeichneten Verfahren wird dabei idealerweise nur der endständige Metall-Nanopartikel für die Verstärkung der spezifischen Raman-Informationen genutzt. Durch die geringe Reichweite des zur Detektion genutzten evaneszenten Feldes des bestrahlten Nanopartikels können extrem kleine Bereiche spektroskopisch untersucht werden. Dabei kann Einzel-Molekül-Sensitivität erreicht werden, die gleichzeitig durch die topographische Information der Rastersondenmikroskopie untermauert wird. Diese Eigenschaften der TERS-Technologie schaffen somit das Potential für die Analyse einzelner DNA-Stränge. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene DNA-Proben untersucht. Hierbei konnten zahlreiche Fragestellungen bezüglich der Primär-, wie auch Sekundärstruktur von DNA erstmals mittels TERS adressiert werden. Durch die hoch spezifischen Raman-Informationen der einzelnen DNA-Bestandteile (vornehmlich DNA-Basen) wurde somit der Zugang zu einer umfangreichen zerstörungs-, sowie labelfreien Strukturaufklärung von DNA-aufgezeigt. Ergänzt werden die Ergebnisse zur Strukturaufklärung von DNA durch die Untersuchung von Dünnschnitten behandelter und unbehandelter mit Malaria infizierter Erythrozyten mit Hilfe von TERS. Hierdurch konnte das Potential zur lokal begrenzten Charakterisierung komplexer Proben, wie zellulärer Strukturen, gezeigt werden. Im Einzelnen wurden die spektralen Informationen aus Messungen auf Hämozoin-Kristallen verglichen. Dabei wurden Hinweise auf die oberflächensensitive Wirkungsweise des zur Behandlung verwendeten Anti-Malaria Wirkstoffes Chloroquin gefunden. Charakteristische Raman-Markerbanden, welche die Häm-Dimer-Bildung im Hämozoin anzeigen, wurden im Vergleich zur behandelten Probe deutlich schwächer detektiert.


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