US-Forscher verbinden Stärken optischer Mikroskopie mit der elektrochemischen Detektion
Tempe - Forscher am Biodesign Institute der Arizona State University (ASU) haben eine Methode entwickelt, mit der sie in der Lage sind, winzige Spuren chemischer Substanzen nachzuweisen. Damit ist es ihnen gelungen, an einem Fingerabdruck winzige TNT-Partikel mit einem Gewicht von weniger als einem Milliardstel Gramm zu finden und zu identifizieren.
In einem Experiment haben die Forscher gezeigt, dass sie mit dem
"Electrochemical Imaging Microscopy" genannten Ansatz die Struktur
eines Fingerabdrucks gut sichtbar machen können. Mit Hilfe elektrochemischer Methoden wurden die TNT-Spuren sowohl chemisch als auch optisch nachgewiesen. "Wir können diese TNT-Spuren leicht nachweisen, da wir die Stärken optischer Mikroskopie, die räumliche Auflösung bietet, mit der hohen Empfindlichkeit und Trennschärfe elektrochemischer Detektion kombinieren", erklärt N.J. Tao, Leiter des Biodesign Institute.
Anwendungsmöglichkeiten
Doch die Methode, die in der aktuellen Ausgabe des Magazins "Science" vorgestellt wird, bietet noch weitere Anwendungsmöglichkeiten - unter anderem in der Medizin. Das Team arbeitet beispielsweise daran, mit dem Ansatz die Aktivität
lebender Zellen zu überwachen. Weiters könnten den Forschern zufolge
Protein-Biomarkern schneller und billiger als bisher nachgewiesen
werden. Das wäre für die medizinische Diagnostik interessant, da
Biomarker als Frühwarnsignale für Erkrankungen dienen können. Ebenfalls
denkbar sei, mit der Methode Schwermetallspuren in Trinkwasser zu
finden.
Methode
Eine Mikroelektrode - wie bei chemischen Sensoren üblich - ist nicht erforderlich. "Der Schlüsselgedanke ist, ein optisches Signal in einen lokalen elektrochemischen Strom umzuwandeln", sagt Tao. Dazu setzen die Wissenschaftler auf ein Phänomen namens Oberflächenplasmonenresonanz. Ein Plasmon ist ein wellenähnlicher Schwingungszustand eines Elektrons in einem Leiter, der laut Tao sehr empfindlich auf Veränderungen nahe einer Elektrodenoberfläche reagiert. Das macht sich die Methode seines Teams zunutze.
Der Ansatz kombiniert elektrochemische Methoden mit denen der optischen
Mikroskopie. Dadurch entsteht ein deutlich leistungsfähigeres Werkzeug
zum Nachweis chemischer Substanzen. Es sei schnell, nicht-invasiv
bezogen auf das untersuchte chemische System und in der Lage, eine
detaillierte Karte der untersuchten Oberfläche zu erstellen, bei der
genau ersichtlich ist, welche Chemikalien wo zu finden sind, so die
Forscher. (pte/red)
