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Destruktive und konstruktive laserbasierte Verfahren zur lokalen Biofunktionalisierung organischer Monoschichten

Schröter, Anja

Die Herstellung von Bio-Arrays erfordert eine Kombination aus Strukturierung und Biofunktionalisierung der Oberfläche, um Biomoleküle, wie DNA oder Proteine, gezielt in einem Muster auf einem Trägermaterial zu immobilisieren. Laserverfahren ermöglichen eine schnelle und einfache Strukturierung im Mikro- und Nanometerbereich. Bei der photothermischen Laserstrukturierung werden nichtlineare Effekte ausgenutzt, um eine hohe laterale Strukturauflösung zu erzielen. Aufgrund der nichtlinearen Abhängigkeit der Kinetik von der Temperatur, können Strukturen erzeugt werden, die deutlich kleiner sind als der zur Strukturierung verwendete Laserspot. Als Ausgangspunkt für die Herstellung strukturierter und funktionalisierter Oberflächen bieten sich selbstorganisierte Monoschichten (SAMs) an. Obwohl sie nur sehr dünn sind, etwa 1-3 nm, eignen sie sich sehr gut, um die Oberflächeneigenschaften, z. B. die Bioaffinität, eines Substrats gezielt zu verändern. Zusammen mit einer lateralen Strukturierung lassen sich die Eigenschaften der Oberfläche lokal maßgeschneidert verändern. Daher können SAMs vielseitig für den Aufbau komplexer Oberflächenstrukturen verwendet werden. In dieser Arbeit wurde die serielle Laserstrukturierung als flexibles Werkzeug zur Strukturierung von SAMs eingesetzt mit dem Ziel, Verfahren zur Biofunktionalisierung in den Nanometerbereich zu übertragen. SAMs wurden hierzu mit Licht der Wellenlänge von 532 nm strukturiert. Die Strukturerzeugung erfolgte sowohl destruktiv, durch Abtrag des SAMs, als auch konstruktiv, durch Modifikation des SAMs. Anschließend wurden Routinen zur Immobilisierung von Proteinen und Oligonukleotiden auf den strukturierten Oberflächen angewendet und so das Potential laserstrukturierter SAMs in der Anwendung als biochemische Template demonstriert.

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Schröter, Anja: Destruktive und konstruktive laserbasierte Verfahren zur lokalen Biofunktionalisierung organischer Monoschichten. 2014.

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