Inaktivierung von Proteinen und Zellen durch Laserbestrahlung von ...

Diskussion 189
da sich innerhalb der Partikel eine mit Magnetit gesättigte Polystyren Matrix
befindet, die Reste von Lösungsmittel enthalten kann, die verdampfen können.
Das Polystyren selbst kann bei Temperaturen über 100◦CseineIntegrität verlieren,
da der Schmelzpunkt von Polystyren bei 89◦C liegt. Die Beobachtung, dass
ein Teil der Blasen Lebensdauern im Minutenbereich hatte, spricht dafür, dass es
zumindest teilweise zu einer Verdampfung von organischen Substanzen kommt,
die dann ein schwer lösliches Gas in den Blasen bilden. Die Temperaturen an der
Oberfläche der PM-Partikel direkt unterhalb der Blasenbildungsschwelle sollten
demnach im Bereich von 100◦C liegen.
Die Silikatpartikel sind in Hinblick auf ihre thermische Stabilität sehr viel besser
geeignet, um hohen Temperaturen zu widerstehen. Ihrem Herstellungsverfahren
nach sind sie bis mindestens 800◦C stabil. Deshalb wurde eine Fragmentierung
nie beobachtet. Die Blasenkinetik an SM-Partikeln verhält sich, wie es bei ausschließlicher
Verdampfung von Wasser erwartet wird: die Blasen schwingen auf
und kollabieren wieder mit einer charakteristischen Blasenlebensdauer.
Bei 15 Mikrosekundenpulsen und den Partikeldurchmessern von 2 bis 8 Mikrometer
ermöglicht die homogene Nukleation keine Blasenbildung unterhalb des
spinoidalen Punktes. Neben der homogenen Nukleation kann auch heterogene
Nukleation zu einer Blasenbildung führen. Inwieweit die Partikel als heterogener
Siedekeim wirken, hängt von der Hydrophobizität der Beschichtung der Partikel
ab. Dies lässt sich am Beispiel einer hydrophoben Kugel mit einem Radius
von 10 µm veranschaulichen, die eher wie eine Blase entsprechender Grösse wirken
sollte. Ist die Kugel vollständig hydrophil beschichtet, so verhält sie sich
eher wie Wasser, d.h. heterogene Nukleation tritt erst bei höheren Temperaturen
auf. Für die Partikel-Proteinkonjugate bedeutet das, dass die Beschichtung der
Partikel mit den Proteinen eine entscheidende Rolle für die Wirkung der Partikel
als Nukleationskeim spielt. Da die verwendeten Enzyme in ihrer aktiven
Form wasserlöslich sind, verhalten sie sich eher hydrophil, solange sie nicht entfaltet
oder denaturiert sind. Die Oberfläche der Silikapartikel wurde bewusst
hydrophil gewählt. Man muß demnach davon ausgehen, dass die Partikel nicht
als starker Nukleationskeim wirken und somit eine Überhitzung der Konjugate
möglich ist. Die Beobachtung, dass die Blasen an einem SM-Partikel immer an
der gleichen Stelle entstehen, spricht dafür, dass die Partikel bei entsprechend
hoher Temperaturen als heterogene Siedekeime wirken. Experimente, in denen
Kelly die Temperatur an der Blasenbildungsschwelle um 3 µm Graphitpartikel