Bioanalytik und Biosensorik

Raum: H0 31 (LS 031)                  
Laborleitung: Prof. Dr. Michaela Gruber, Prof. Dr. Johann Jaud    
                      

                         
Im Labor Bioanalytik und Biosensorik werden aktuelle Fragestellungen der in-vitro Diagnostik und klinischen Chemie bearbeitet. Die Studierenden lernen den typischen Workflow von der Aufreinigung und Aufbereitung biologischer Probenmaterialien über verschiedene Analyseverfahren bis zur Auswertung der Ergebnisse kennen. Im Labor steht dafür eine breite Palette moderner Analyseverfahren und Geräte zur Verfügung.
Zentrale Themen sind die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) und Microarray-Analysen.
Bei der PCR werden Proben mit Erbsubstanz (DNA) in vitro vervielfältigt. In der Praxis wird die Technik beispielsweise verwendet, um Erbkrankheiten oder virale Erkrankungen zu erkennen, genetische Fingerabdrücke zu erstellen, oder auch Vaterschaftstests durchzuführen.
Microarrays, auch „Bio-Chips“ genannt, sind Objektträger, die eine Vielzahl an Einzeltests auf kleinstem Raum enthalten. Als Sonden werden gewöhnlich DNA-Fragmente oder Proteine verwendet, die mit entsprechenden Zielmolekülen im Analyten in Wechselwirkung treten. In der Praxis werden Microarrays in der Diagnostik, zur Analyse des Genoms und der Genexpression verwendet.

Ausstattung
Für Forschung und Lehre steht u.a. folgende Ausstattung zur Verfügung:

  • Nass-chemische Laborarbeitszeile mit Abzug zur Proben Vor- und Aufarbeitung
  • PCR Thermocycler mit Gradientenfunktion
  • Real-Time-PCR System für schnelle Multiplexanalysen
  • Gelelektrophorese und Dokumentationsvorrichtung
  • Microarray-Scanner Genepix 4100A mit Zwei-Farben-Anregung
  • UV/VIS-Photospektrometer PerkinElmer Lambda 25
  • Fluorimeter Glomax Jr.
  • Inverses Forschungsmikroskop Olympus IX 51 mit Hellfeld-, Phasenkontrast- und Fluoreszenzoption
  • PC Workstation mit CellSens Software zur digitalen Erfassung, Bearbeitung und Auswertung von Mikroskopiedaten
  • LabView-Arbeitsplätze mit Multifunktions-Datenerfassungskarten zur Entwicklung automatisierter Mess- und Analyseverfahren
  • Laser-Doppler-Anemometer zur Messung von Strömungsgeschwindigkeiten

Praktikumsversuche
Im Labor findet im 4. Semester das Praktikum Sensorik in der Medizintechnik mit fünf Versuchen statt.

  • Photometrische Glucosebestimmung

Ziel des Versuchs ist es, photometrisch eine quantitative Bestimmung von Glucose (Traubenzucker) in einer Testflüssigkeit vorzunehmen. Die dazu eingesetzten gekoppelten enzymatischen Reaktionen und das Detektionsverfahren entsprechen auch der Vorgehensweise zur quantitativen optischen Bestimmung der Glucosekonzentration im Blut mittels eines Glucometers.

  • pH-Wert

Die Studierenden lernen in diesem Versuch die Grundlagen der potentiometrischen Messung von Stoffkonzentrationen kennen und führen eine manuelle Dreipunktkalibrierung einer potentiometrischen Messkette durch. Die Auswertung erfolgt dabei mit Hilfe der wissenschaftlichen Datenanalyseumgebung IGOR Pro.

  • Laser-Doppler-Anemometrie

Gegenstand dieses Versuches ist der Aufbau und die Justage eines Laser-Doppler-Anemomenters auf einer optischen Bank zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit einer Flüssigkeit. Die Messung des Interferenzsignals erfolgt dabei mittels einer Silizium-Photodiode.

  • Temperatur-Sensor

Die Studierenden lernen in diesem Versuch, verschiedene in der Medizintechnik häufig verwendete Temperatursensoren (Pt100, NTC, Thermoelement) sinnvoll anzusteuern und in einen Versuchsaufbau zu integrieren. Ein besonderes Augenmerk gilt dabei den verschiedenen Ausgangssignalen und den Unterschieden in den Kennlinien der einzelnen Sensoren.

  • Geiger-Müller-Zählrohr

Ziel des Versuchs ist die Bestimmung des Absorptionskoeffizienten verschiedener Materialien und die Berechnung des Energiegehalts von Gammastrahlung durch Messung mit einem Geiger-Müller Zählrohr. Die Untersuchung der statistischen Streuung von Impulsratenmessungen dient dazu, die Methoden der mathematischen Statistik experimentell zu veranschaulichen und praktisch anzuwenden.