Optimierung der optischen Komponenten einer Kapillarelektrophorese - Apparatur

Abstract

Die hier vorliegende Arbeit beschäftigt sich als zweiter von mindestens zwei Teilen mit dem (Nach-) Bau einer funktionierenden und gleichzeitig preisgünstigen Kapillarelektrophorese-Apparatur. Durch den ersten Teil, der von Bernhard Schwabe ebenfalls in Form einer Zulassungsarbeit zum ersten Staatsexamen geschrieben wurde, ist die Themenstellung meiner Arbeit bereits vorgegeben. Da es bisher nicht möglich war, die Fluoreszenz der Farbstoffe an den DNA-Molekülen zu detektieren, sollte dies mein Auftrag sein. Die Arbeit enthält zunächst einen theoretischen Teil. Das erste Unterkapitel stellt dabei die verschiedenen und gut erhältlichen Fluoreszenzfarbstoffen vor, mit dem Hintergedanken, den bereits ausgewählten Farbstoff ROX eventuell durch einen empfindlicheren und damit leichter detektierbaren zu ersetzen. Es folgt in einem weiteren Unterkapitel die Beschreibung der für uns interessanten Lasertypen. Ohne das Wissen über deren Funktionsweise ließe sich nämlich ein Teil der aufgenommenen Spektren nicht erklären. Aus demselben Grund schließt sich im folgenden Kapitel die Beschreibung der Arbeitsweise eines Spektrometers an. Schließlich wird der theoretische Teil noch mit einem Kapitel über die Trennung der DNA-Fragmente in der Kapillare ergänzt. Dieses Kapitel hat zwar nur bedingt mit der eigentlichen Themenstellung meiner Arbeit zu tun, andererseits könnte ohne eine ordentliche Auftrennung der DNA nach ihrer Größe auch keine sinnvolle Detektierung über die optischen Elemente erfolgen. Außerdem empfinde ich die bisherige Darstellung zu diesem Thema als zu verkürzt, wenn man bedenkt, dass die Trennung der Fragmente die eigentliche Aufgabe dieser Apparatur ist. Im Kapitel mit den Berechnungen werden die Hypothesen zur Eignung der einzelnen Fluoreszenzfarbstoffe belegt, wobei ich bei meinen Annahmen auf die Überlegungen von Schwabe zurückgreife. Außerdem werden Überlegungen angestellt, wie der Detektor am besten eingestellt werden muss, um die vom Farbstoff ausgesandten Photonen zu größtmöglichen Teilen auffangen zu können. Der größte und auch wichtigste Teil dieser Arbeit ist jedoch der experimentelle Teil. In diesem Bereich der Arbeit werden zunächst alle Bemühungen beschrieben, die ich angestrengt habe, um die Fragen zu klären, die sich aus den bereits von Schwabe durchgeführten Experimenten ergeben hatten. Im weiteren Verlauf werden dann sämtliche Experimente aufgeführt, mit deren Hilfe ich versucht habe, die Fluoreszenz der Farbstoffmoleküle sichtbar zu machen. Nachdem diese Aufgabe erfreulicher Weise gelungen ist, schließt meine Arbeit mit einigen Aufnahmen, die ich mit Hilfe des Computers von den Trennungsvorgängen der Fragmente erhalten habe. Tatsächlich ließe sich noch einige Arbeit in die Feinabstimmung der Apparatur investieren, was aufgrund der begrenzten Zeit, die für eine Staatsexamensarbeit zur Verfügung steht, jedoch nicht möglich war.