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

4. Ergebnisse und Diskussion 41
Dabei legt es sich in den Bildern a) und d) bei einem anliegenden Feld von UAC=500V mit
fAC=300Hz quer vor den jeweiligen Pfosten, bzw. den Bereich mit einer niedrigen elektrischen
Feldstärke, und zeigt somit eindeutig negative Dielektrophorese. Sobald die Frequenz auf
kleiner 200Hz eingestellt wird, wird die Zelle wieder mit dem EOF mitgespült (b, c).
Des Weiteren sind auch kleinere Gruppen der Rm1021(pHC60)-Bakterien mittels negativer
Dielektrophorese manipuliert worden. Wie in Abbildung 4.15 zu erkennen, reagieren alle
Zellen auf das Wechselfeld (UAC=500V, fAC=300Hz) gleich, und legen sich so lange vor die
Hindernisse (a), bis dieses wieder ausgeschaltet wird (b, c). Bei erneutem Einschalten bei
vorheriger Frequenz werden dann wieder alle Bakterien vor dem jeweils nächsten Pfosten
festgehalten (d). Dass an diesem grundlegenden Verhalten auch eine sehr große Anzahl von
Bakterien nichts ändert, ist in Abbildung 4.16 gezeigt. In a) sind die Zellen bei UAC=500V und
fAC=300Hz gefangen worden, und in c) auch bei fAC=60kHz. Der Großteil der Zellen, die sich
sowohl in a) als auch in c) noch zwischen den Hindernisreihen befinden und sich nicht an die
Pfosten anlagern, zeigen keine Reaktion auf das Wechselfeld, bzw. den EOF, weil sie an der
Kanaloberfläche adsorbiert sind.
Abbildung 4.15 Bilderreihe wie mehrerer Rm1021(pHC60)-Bakterien mittels negativer DEP bei einer Wechselspannung
von UAC=500V und fAC=300Hz festgehalten werden: In a) und d) sind die Zellen an den Hindernissen
gefangen. Bei keiner anliegenden Wechselspannung (UAC=0V) werden sie in b) und c)
ungehindert weitergespült.
Abbildung 4.16 Bildsequenz wie eine sehr große Gruppe von Bakterien durch negative DEP bei UAC=500V gefangen
wird: In b) und d) liegt jeweils kein Wechselfeld vor, und die Zellen werden im Hauptkanal weitergespült.
In a) bei fAC=300Hz und in c) bei 60kHz hingegen legen sie sich vor die Pfosten und werden
dort gefangen.
Da bei der Dielektrophorese das Verhältnis der Permittivität, bzw. Leitfähigkeit von Medium
und Zelle zueinander entscheidend ist, dient der zuletzt erwähnte Test dazu, herauszufinden,
inwiefern eine hohe Konzentration von Bakterien die Reaktion auf ein äußeres inhomogenes
elektrisches Wechselfeld beeinflussen kann. Dies könnte möglich sein, da ein
ständiger Stoffaustausch zwischen Bakterium und Medium stattfindet, d.h. die Zelle aus dem
Medium Nährstoffe aufnimmt, und Stoffwechselprodukte wieder ausscheidet. Bei einer großen
Anzahl von Bakterien könnte sich dieser Austausch bzgl. des Permittivitäts- oder Leitfä-