Entwicklung und Anwendung der CARS-Mikroskopie zum Nachweis C-deuterierter Wirkstoffe

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Titel: Entwicklung und Anwendung der CARS-Mikroskopie zum Nachweis C-deuterierter Wirkstoffe
Autor(en): Bergner, Gero Maximilian
Erstgutachter: Prof. Dr. Sebastian Schlücker
Zweitgutachter: Prof. Dr. Benjamin Dietzek
Zusammenfassung: Die vorliegende Dissertation befasst sich mit der Anwendung und Weiterentwicklung der CARS -Mikroskopie (CARS, (Coherent anti-Stokes Raman scattering)) zur Lokalisierung von Wirkstoffen in Zellen. Aufgrund einer C-Deuterierung dieser Wirkstoffe werden diese intrinsisch markiert und lassen sich nicht-invasiv mit Hilfe Raman-basierter Mikrospektroskopietechniken von Zellbestandteilen unterscheiden. Diese Arbeit widmet sich der für biomedizinische Anwendungen zu geringen Sensitivität und zu hohen Komplexität des experimentellen Aufbaus für CARS-Mikroskopie. Auf der Anwendungsseite wurdenzunächst mittels quantitativer Raman- und CARS- Mikroskopie die Detektionsgrenzen C-deuterierter Stoffe bestimmt. Anhand von mit deuterierter Fettsäure inkubierter Makrophagen wurde chemischer Kontrast in Zellen qualitativ gezeigt. Die Weiterentwicklung des experimentellen Aufbaus erfolgte durch den Einsatz von Impulsformern. Diese können das Anregungslicht in Amplitude und Phase formen und somit den Schwingungskontrast optimieren und den experimentellen Aufbau vereinfachen. Verwendet wurden dabei sowohl ein spatial light modulator (SLM) als auch ein akustooptischer Modulator (AOM), die in dieser Arbeit miteinander verglichen werden. Mit Hilfe einer photonischen Kristallfaser als spektral breite Lichtquelle und des AOM als spektraler Filter konnte der Aufbau vereinfacht und ein Schema zur Implementierung von Quasi-Multiplex CARS-Mikroskopie aufgebaut werden, welches ein schnelles Schalten zwischen verschiedenen bildgebenden Raman-Banden erlaubt. Die automatisierte Optimierung des Schwingungskontrasts erfolgte schließlich durch den Einsatz des SLM, der mit Hilfe eines selbstlernenden Algorithmus den Schwingungskontrast von CARS-Bildern um bis zu 160 % verbessern konnte.
URL: https://repositorium.ub.uni-osnabrueck.de/handle/urn:nbn:de:gbv:700-2013100711652
Schlagworte: CARS-Mikroskopie; Raman-Spektroskopie; Fasern; evolutionäre Algorithmen
Erscheinungsdatum: 7-Okt-2013
Enthalten in den Sammlungen:FB04 - E-Dissertationen

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