ISBN 978-3-8439-4912-5

978-3-8439-4912-5, Reihe Elektrotechnik

Laurie Neumann & Lea Könemund
Porphyrin-modifizierter Feldeffekt-Transistor zur Detektion von Bakterien

291 Seiten, Dissertation Technische Universität Braunschweig (2021), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die Entwicklung eines Biosensors, der eine schnelle und hochsensitive Detektion von Bakterien als auch eine leichte Handhabung vereinen soll, ist beispielsweise in den Bereichen der Medizin oder auch der Lebensmittelindustrie von großem Interesse. So soll frühzeitig eine Kontamination mit pathogenen Bakterien erkannt werden. Der in dieser Arbeit entwickelte Biosensor soll eine Detektion von Bakterienzellen ermöglichen.

Zunächst werden Porphyrin-Moleküle entwickelt, die es ermöglichen, Bakterien auf einer Sensoroberfläche zu fixieren. Dabei werden als zwei mögliche Biorezeptoren für die Anbindung der Bakterien, eine Cystein-Gruppe oder eine spezifische Peptid-Gruppe an ein Porphyrin-Molekül gebunden. Die beiden modifizierten Porphyrine werden bezüglich ihrer Fähigkeit untersucht, an Bakterien anbinden zu können. Die Porphyrin-Moleküle werden dann über eine passende Ankergruppe auf eine Gold- oder ITO-Oberfläche angebunden. Eine Untersuchung der funktionalisierten Oberflächen liefert Rückschlüsse auf die Porphyrin-Bedeckung. In einer weiteren Untersuchung werden die funktionalisierten Oberflächen mit einer Bakteriensuspension benetzt, gewaschen und anschließend erfolgt eine optische Analyse der angebundenen Bakterienzellen. In einem letzten Schritt wird ein Dünnschicht-Sensorsubstrat mit den modifzierten Porphyrinen funktionalisiert und mit einem Feldeffekt-Transistor zu einem hybriden Biosensor verbunden. Das elektrische Verhalten des daraus resultierenden extended-gate Feldeffekt-Transistors wird unter dem Einfluss verschiedener Faktoren betrachtet und bewertet.

Mit dem in dieser Arbeit entwickelten extended-gate Feldeffekt-Transistor können Bakterien in einer wässrigen Suspension nachgewiesen werden. Das hybride System ist als Sensor zur Detektion von Bakterien geeignet.