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Die Nachwuchsforschergruppe

Die Nachwuchsforschergruppe untersucht, wie das Wachstum von Mikroben unter belastenden Bedingungen gemessen werden kann. Während des Wachstums von Bakterien finden metabolische Prozesse statt, die durch Einsatz geeigneter Medien eine messbare Änderung der Leitfähigkeit hervorrufen. Solche Messungen können ihre Anwendungen in einer Untersuchung der Resistenz von Mikroben gegen Antibiotika oder einer schnellen Diagnostik von Mastitis finden. Infektionskrankheiten sind weltweit in Krankenhäusern und in der Landwirtschaft ein gesundheitliches Problem von großer Bedeutung. Zunehmende Resistenz der Erreger schränkt die Wirksamkeit der Antibiotika ein. Gleichzeitig werden kaum zusätzliche Arzneimittel entdeckt, so dass progressiv weniger therapeutische Möglichkeiten gegen Infektionskrankheiten zur Verfügung stehen. Darüber hinaus können durch solche Messungen neue wissenschaftliche Kenntnisse über den Metabolismus von Organismen unter Stressbedingungen gewonnen werden.

Erzeugung wässriger Tropfen, die voneinander durch ein nicht mischbares Trägermedium vereinzelt sind, ist seit Langem ein Forschungsthema am Institut. Durch die Tropfen-basierten Mikrofluidik dient jeder einzelne Tropfen als einzelnes Experiment und erlaubt dadurch die Erzeugung einer großen Anzahl von Versuchen im Hochdurchsatz. Dadurch werden die Prozesszeit sowie der entsprechende Bearbeitungsaufwand deutlich reduziert. Außerdem können durch das geschlossene mikrofluidische System die sterilen Bedingungen eingehalten und die Arbeitssicherheit gewährleistet werden. Die Nachwuchsforschergruppe misst mikrobielles Wachstum in der Tropfen-basierten Mikrofluidik mittels Impedanzspektroskopie durch die Änderung der Leitfähigkeit. Die NFG hat schon ein Verfahren für die Messung des bakteriellen Wachstums in µL-Reaktoren entwickelt. Wenn das Reaktorvolumen auf nL reduziert wird, reduziert sich entsprechend die nötige Zeit, um das Wachstum festzustellen.

Zur Realisierung solcher Systeme sind entsprechende Sensoren und Aktoren notwendig. Die Materialien, aus denen die Sensoren und Aktoren bestehen, müssen zum einen die notwendigen physikalischen und fluidischen Eigenschaften besitzen. Elektrische Sensoren und Aktoren brauchen dielektrische Dünnschichten, die dünn aber auch robust sind. Die gewünschten Eigenschaften sind Hydrophobizität, Transparenz, hohe Dielektrizitätszahl und hohe Durchschlagsfestigkeit.

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