Application of microfluidic devices for time resolved FTIR spectroscopy

Zsfassung in dt. Sprache ; Im Rahmen dieser Arbeit wurden mikrofluidische Mischer, welche im kontinuierlichen Durchfluss betrieben wurden, zur zeitaufgelösten Untersuchung von chemischen Reaktionen in wässrigen Lösungen mit Hilfe der FTIR-Spektroskopie genutzt. Der Vorteil dieser Messtechnik liegt darin, dass sich alle chemischen Reaktionen untersuchen lassen, die durch das Mischen von zwei Reagenzien gestartet werden können. Hierbei dient der Mischkanal des mikrofluidischen Mischers auch gleichzeitig als Messkanal für die Infrarotmessungen. Die Messungen werden entlang dieses Kanals an definierten Positionen durchgeführt: Je weiter der Messfleck (100 × 100 mym2) vom Anfang in Richtung Ende des Kanals verschoben wird, desto weiter ist die Reaktionszeit der ablaufenden Reaktion fortgeschritten. Die erreichbare zeitliche Auflösung des Experiments hängt von zwei Faktoren ab: Erstens von der Fließgeschwindigkeit im Kanal und zweitens vom räumlichen Abstand zwischen den aufeinanderfolgenden Messpunkten. Unter Verwendung eines FTIR-Mikroskops lassen sich bei hohen Flussraten Zeitauflösungen im Submillisekunden-Bereich erreichen. Verwendet man hingegen langsame Flussraten, kann die messbare Reaktionszeit auf bis zu 1000 ms ausgedehnt werden. Zu Beginn dieser Arbeit wurde die Mischzeit des verwendeten Mikromischers mit Hilfe einer schnellen Reaktion evaluiert und belief sich auf rund 5 ms. Zusätzlich wurde die gleichmäßige räumliche Verteilung der Flüssigkeiten im Kanal evaluiert. Im Anschluss wurde der H/D Austausch an Zuckern, die komplexe Reaktion von Formaldehyd mit Sulfit und die Faltung des Proteins Ubiquitin, welches durch die Mischung mit angesäuertem Methanol vom natürlichen in den "A" Zustand umgewandelt wird, vermessen. Für die Reinigung des Mischers nach einem Experiment wurde ein automatisiertes Fließsystem verwendet, welches durch ein neu entwickeltes LabVIEW Programm, namens ATLAS, gesteuert wurde. Zusätzlich dazu wurde die Mikromischer-Technologie mit der Step-Scan Messtechnik kombiniert. Hierfür wurde ...