31.05.2010
Bildgebende chemische Sensorik
Dr. Michael Schäferling , Prof. Otto S. Wolfbeis , Universität Regensburg, Institut für Analytische Chemie, Chemo- und Biosensorik
Bildgebende Analysemethoden (Molecular Imaging) haben im letzten Jahrzehnt einen großen Aufschwung erfahren, von der (bio)medizinischen Forschung und Diagnostik über die Materialforschung bis hin zur Aerodynamik. Die "chemische" Abbildung von Oberflächen ist vor allem mit den verschiedenen Techniken der Rastersondenmikroskopie und neuen Entwicklungen im Bereich des FTIR- oder Raman-Imagings verbunden. Mit diesen Methoden kann die chemische Zusammensetzung von Materialoberflächen bestimmt werden. Fluoreszenzfarbstoffe werden üblicherweise zum Anfärben von Zellbestandteilen oder Biomolekülen wie Proteinen oder DNA eingesetzt. Damit sind sie zu unverzichtbaren Hilfsmitteln für die Mikroskopie oder Zytometrie geworden. Einige dieser Farbstoffe können aber mehr als nur leuchten, sie können auch die Anwesenheit einer bestimmten chemischen Spezies (Analyt) anzeigen, indem die Fluoreszenzeigenschaften (Emissionswellenlänge, Quantenausbeute oder Fluoreszenzlebensdauer) von dieser verändert werden.
Derartige fluoreszente Indikatoren (Sonden) und darauf aufbauende Sensormaterialien bieten die einzigartige Möglichkeit, chemische Analysen nicht nur punktuell an einem Ort, sondern flächenverteilt durchzuführen, indem man dem zu untersuchenden Material einen entsprechenden Indikator zufügt. Dieser wird dann mit Hilfe eines Kamerasystems detektiert. Ein typisches Beispiel besteht etwa in der Zugabe eines fluoreszierenden Sauerstoff-Indikators, mit dessen Hilfe die Verteilung des Sauerstoffpartialdrucks kontinuierlich verfolgt werden kann. Dies bedeutet gegenüber bisherigen Verfahren der Sauerstoffanalytik, wie der Clark-Elektrode, einen erheblichen Fortschritt.