Inaktivierung von Proteinen und Zellen durch Laserbestrahlung von ...

Ausblick 211
Inaktivierungskinetik zu höheren Temperaturen abflacht, Reaktionen auf Partikeloberflächen
ablaufen lassen, die diffusionslimitiert sind und einen komplexen
zeitlichen Temperaturverlauf erfordern. Die hohen Temperaturen induzieren Blasen,
die für eine aktive Durchmischung des Mediums sorgen. Außerdem bewirken
die hohen Temperaturen eine erhöhte Reaktionsrate, die Reaktionen erlaubt, die
bei Zimmertemperatur nicht ablaufen. Ein Beispiel für eine mögliche Reaktion an
solchen Partikeloberflächen ist eine Polymerasekettenreaktion (PCR). In den meisten
herkömmlichen Aperaturen wird die PCR durch zwei Faktoren limitiert: Die
geringe Geschwindigkeit der Polymerasen und die langsamen Temperatursprungzeiten
aufgrund der großen Probenvolumen. Die Geschwindigkeit der Polymerasenkanninherkömmlichen
PCRs nicht durch Proteinmodifikationen wesentlich
verändert werden, da die Polymerasen bis zur Denaturierungs”-Temperatur der
”
DNA, d.h. 90◦C dauerhaft thermisch stabil sein müssen. Führt man nun eine
PCR analog zu einer solid Phase PCR [140] an Mikroabsorberoberflächen durch,
so können 4 Dinge kombiniert werden: 1.) Temperaturanstiegs- und Abfallszeiten
im Mikrosekundenbereich, 2.) über die Laserleistung einstellbare Temperaturen
an den Partikeloberflächen, 3.) keine wesentlich erhöhte Mediumstemperatur bei
ausreichender Verdünnung der Partikel und 4.) eine große aktive Oberfläche pro
Volumen. Die schnellen Temperaturabfallszeiten erlauben es bei allen involvierten
Reaktionen an das Geschwindigkeitslimit zu gehen, so dass diese Schritte
zeitlich minimiert werden können. Die über die Laserleistung wählbaren Temperaturen
ermögliche nahezu beliebige zeitliche Temperaturverläufe, die an die
optimalen Temperaturen für die Reaktionen angepasst werden können. Die Lokalisierung
der Temperatur auf die nahe Umgebung der Absorber erlaubt den
Einsatz von Polymerasen, die eine möglichst hohe Geschwindigkeit haben und
die nicht temperaturstabil sind. In Abbildung 7.1 ist schematisch der Ablauf
einer PCR auf Partikeloberflächen dargestellt.