Untersuchung neuartiger Mikrofluidik-Strukturen - Fakultät für Physik ...

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Fluoreszenz zeigen, wenn zuvor eine ausreichende Konzentration an QS-Signalmolekülen per
Diffusion vom Sender-Bakterium zu diesem Empfänger-Bakterium gelangt ist.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine weitere gentechnisch veränderte S.meliloti Rm1021
Mutante verwendet, die die Bezeichnung Rm1021(pHC60) trägt. Dieses Bakterium trägt ein
Plasmid, das permanent und in hohen Konzentrationen GFP produziert [28]. Diese Produktion
ist im Vergleich zu den Sender-/Empfänger-Bakterien nicht von der AHL-Konzentration abhängig,
und zudem um ein Vielfaches stärker. Da es zunächst vordergründig um die erfolgreiche
Herstellung und die Untersuchung der Funktionalität der Mikrofluidikchips geht, ist das
Rm1021(pHC60)-Bakterium aufgrund seiner hohen Fluoreszenzintensität für diese Aufgabe
geeigneter, als das eigentliche Sender-Bakterium.
Für ein Verständnis der späteren Experimente ist eine Charakterisierung der durchschnittlichen
Größen der Rm1021(pHC60) wichtig. Diese lässt sich mittels Rasterelektronenmikroskopieaufnahmen
dieser Bakterien abschätzen, welche über ein schonendes Austrocknungsverfahren
[22] von D. Greif [29] präpariert wurden. In Abbildung 2.1 sind mehrere
Rm1021(pHC60) bei 7000facher Vergrößerung zu erkennen. Diese Stäbchen haben eine
durchschnittliche Länge von ca. 3µm und einen Durchmesser von ca. 0,5µm.
2.2. Hydrodynamische Effekte in Mikrofluidik-Systemen
Ein grundlegendes Verständnis der Hydrodynamik ist wichtig, um die in einem Mikrofluidik-
System verwendeten kleinsten Flüssigkeitsmengen erfolgreich kontrollieren zu können. Dabei
treten, aufgrund der Verkleinerung von Kanalstrukturen in den Mikrometerbereich, einige Effekte
deutlicher in den Vordergrund als auf makroskopischer Ebene [30]. Dadurch entstehen
neue Möglichkeiten die Flüssigkeiten in dem Kanal und darin enthaltene Partikel zu transportieren
und zu manipulieren [31,32]. Charakteristisch für ein solches System sind sehr kleine
Reynoldszahlen, damit einhergehende laminare Strömungen und das Dominieren von Oberflächeneffekten.
Diese Eigenschaften und Effekte werden im Folgenden diskutiert.
2.2.1. Viskosität
Die Viskosität ist ein Maß dafür, inwieweit eine Flüssigkeit fähig ist, Scherkräfte weiterzugeben.
Abbildung 2.2 Schema zur Entstehung eines Geschwindigkeitsgradienten in einer Flüssigkeit zwischen zwei Platten
mit dem Abstand z, die sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit v1>v2 bewegen. Dabei ist F die
wirkende Kraft und R die Reibungskraft.