Pressemitteilung upm

Auf dem Weg zum Labor im Chipformat

Münstersche Forscher entwickeln "Mikrolabor" zur Untersuchung winziger Flüssigkeitströpfchen

Münster (upm), 07. Februar 2012

Marcel Horstmann und seine Kollegen vom Fachbereich Physik der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) haben mithilfe optischer Glasfasern erstmals ein "Mikrolabor" für isolierte Flüssigkeitströpfchen realisiert. Damit können die Forscher Tröpfchen mit einem Volumen von nur einem Femtoliter einfangen, gezielt vermischen und untersuchen. Diese Tröpfchen sind so klein, dass ungefähr eine Milliarde von ihnen benötigt würde, um die Flüssigkeitsmenge eines Wassertropfens zu erreichen. Bislang war es unmöglich, solch winzige Tröpfchen einzeln ohne den störenden Einfluss anderer Tröpfchen zu analysieren.

An den gefangenen Mikrotröpfchen, sogenannten Aerosol-Partikeln, können die Wissenschaftler sehr genau untersuchen, wie die Flüssigkeit bei unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung der Tröpfchen verdunstet oder wie sich die optischen Eigenschaften der Tröpfchen verändern. Zusätzlich können die Forscher die chemische Zusammensetzung einzelner Tröpfchen bestimmen, während diese verdunsten oder sich mit anderen Aerosol-Partikeln vermischen. Dazu setzen sie die Raman-Spektroskopie ein – eine optische Messmethode, mit der die Tröpfchen ohne Berührung untersucht werden.

Die Methode bietet Forschern aus unterschiedlichen Disziplinen in Zukunft vielleicht neue Möglichkeiten. So könnten Wissenschaftler damit zum Beispiel Tröpfchen untersuchen, die DNA-Moleküle enthalten oder winzige Mengen medizinisch wirksamer Substanzen: "Wir stellen uns ein Labor im Chipformat vor, bei dem kleinste Mengen unterschiedlicher kostbarer Substanzen gemischt werden können. Dies könnte zum Beispiel in der Medizin helfen, schneller und kostengünstiger als bisher neue Medikamente zu erforschen", sagt Prof. Dr. Carsten Fallnich. Der Leiter der Arbeitsgruppe Optische Technologien und Mitautor der Studie freut sich, dass die angesehene Zeitschrift "Nature Photonics" die Forschungsarbeiten an den münsterschen Mikrotröpfchen in ihrer Februarausgabe zu den aktuellen Forschungshöhepunkten zählt.

Im Jahr 1970 berichtete der US-amerikanische Physiker Arthur Ashkin erstmalig, dass kleine optisch transparente Partikel mit Hilfe von Laserstrahlen festgehalten und im Raum gezielt bewegt werden können. Mittlerweile haben sich diese sogenannten "optischen Pinzetten" in Biologie und medizinischer Analytik zu einem unentbehrlichen Hilfsmittel entwickelt. Zum Beispiel können Forscher damit Zellen bewegen und gesunde Zellen von Krebszellen unterscheiden. Durch die Entwicklung der münsterschen Forscher gibt es nun erstmals auch die Möglichkeit, mithilfe von Laserlicht selbst kleinste isolierte Flüssigkeitströpfchen zu untersuchen.



Originalpublikation: Horstmann M., Probst K. und Fallnich C. (2012): Towards an integrated optical single aerosol particle lab. Lab Chip 12, 295; DOI: 10.1039/c1lc20467j

Originalpublikation in "Lab Chip"