Archivserver der Deutschen Nationalbibliothek

2. Aufgabe
Wie aus Kapitel 1.1 zu entnehmen ist, entwickelten sich seit Beginn der 50er Jahre
eine Vielzahl verschiedener Nachweismethoden von Nukleinsäuren. Anfang der 60er
wurde erkennbar, dass die Bestimmung von Organismen durch Nukleinsäureanalysen
durchführbar ist. Die seitdem entwickelten Methoden besitzen allerdings
einige Nachteile. So sind die Blottingmethoden sehr zeit- und zum Teil geräteaufwendig.
Die elektrochemischen Verfahren sind weniger zeitaufwendig, allerdings
wird die DNA bei einigen Verfahren zerstört. Aufgrund des Verhaltens der DNA in
Abhängigkeit von der Temperatur (s. Kapitel 3.2.2) ist die Genauigkeit der Analyse
auch temperaturabhängig. So besteht bei allen genannten Analysemethoden die
Gefahr von falsch negativen bzw. falsch positiven Befunden, wenn die Temperatur
während der Analyse zu niedrig gewählt wurde. Hinzu kommt, dass die Temperierung
während der Analyse einen relativ hohen Geräteaufwand erfordert, z.B.
Wasserbad oder Hybridisierungsofen.
Mitte der 70er Jahre wurde die Thermoelektrochemie entwickelt und teilweise in die
Analytik eingeführt. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass eine lokale Temperaturerhöhung
an der Elektrode eine Vergrößerung des Messsignals zur Folge hat. Das
ist darauf zurückzuführen, dass sich Transportvorgänge und Reaktionsgeschwindigkeit
an der Elektrodenoberfläche erhöhen. Im Verlauf der Entwicklung in
den letzten 3 Jahrzehnten wurden verschiedene Elektrodentypen und Heiztechniken
entwickelt (s. Kapitel 1.2). Von diesen Elektroden wurden bisher in Rostock die
direkt heizbare Draht- und die indirekt heizbare LTCC-Elektrode erfolgreich bei der
Detektion von Sauerstoff, Schwermetallen und niedermolekularen organischen
Substanzen eingesetzt. In Zusammenarbeit mit Wang et al. entstand 2000 eine direkt
heizbare Kohlepasteelektrode für die direkte DNA-Analyse. Dabei konnten bei
geringen Temperaturänderungen starke Signalerhöhungen beobachtet werden. Diese
Beobachtung und die Dehybridisierung von doppelsträngigen Nukleinsäuren bei
Erreichen des Schmelzpunktes, einer sequenzspezifischen Temperatur (s. Kapitel
3.2.2), führten zu der Frage ob die Entwicklung regenerierbarer DNA-Sensoren
möglich ist.
Inhalt der vorliegenden Arbeit ist deshalb die Untersuchung heizbarer Elektrodentypen
und ihrer Einsatzmöglichkeiten in der DNA-Analytik mit redoxaktiv
markierten DNA-Fragmenten.
12