TY  - THES
AB  - In bestimmten Regionen der Erde ist die medizinische Versorgung der Menschheit besser als je zuvor. Dennoch werden in industrialisierten Ländern wachsende Anteile der Bevölkerungen von beängstigenden Zivilisationskrankheiten erschüttert. Insbesondere Diabetes, Herz-Kreislauf- und Krebserkrankungen, aber auch neurodegenerative Leiden wie Alzheimer, Altersdemenz oder Parkinson betreffen eine zunehmende Anzahl an Patienten. Eine Vielzahl an bioanalytischen Werkzeugen steht zur Verfügung, um auf molekularer Ebene solche Krankheiten zu erkennen. Für die frühzeitige Ergreifung effektiver Therapiemaßnahmen ist die klinische Diagnostik essenziell. Und dennoch wird aufgrund der physiologischen Komplexität des Menschen der gesamtheitliche Ablauf biochemisch relevanter Prozesse bislang nur rudimentär verstanden. Der Wunsch nach der Entschlüsselung krankheitsassoziierter Fehlfunktionen im biomolekularen Kontext formuliert eine der größten wissenschaftlichen Herausforderungen unserer Zeit. Mit der progressiven Erschließung der THz-Lücke in den letzten Jahren und im Einklang mit der Erkenntnis, dass Biomoleküle Resonanzen bei THz-Energien zeigen, hat die THz-Community damit begonnen, (patho-)physiologisch relevante Moleküle im THz-Frequenzbereich zu untersuchen. Für die Erhaltung der vollen Funktionalität der Analyten ist die molekulare Studie im wässrigen Milieu erforderlich. Da THz-Strahlung von Wasser absorbiert wird, sind diese Untersuchungen stark limitiert und die THz-Analyse erfolgt somit innerhalb der traditionellen THz-Sensorik-Aufbauten häufig unter nicht-physiologischen Bedingungen. Gegenwärtig existieren weder schnelle noch einfache Lösungen, um diese Barrieren zu überwinden. Für substanzielle Fortschritte ist die THz-Community gefordert, neue Strategien zu entwickeln, die eine Detektion und Charakterisierung von Biomolekülen unter physiologischen Bedingungen ermöglichen. 
Diese Arbeit ist die systematische Entwicklung einer alternativen Technologieplattform für die THz-Erfassung von Biomolekülen in wässrigen Medien. Innerhalb dieses sensorischen Konzepts werden THz-Wellen zu long-range Moden in µm-dünne flüssige Filme gekoppelt. Sowohl die Anregung dieser Moden als auch die Propagation über cm-weite Distanzen werden experimentell gezeigt. Im Vergleich zur THz-Absorption nach nur wenigen hundert Mikrometern in Bulkwasser lässt sich somit die Wechselwirkungsstrecke um bis zu vier Größenordnungen steigern. Die THz-sensorische Eignung dieses Ansatzes wird mit der Detektion des Biomoleküls Rinderserumalbumin nachgewiesen. Die Modellierung einer integrierten Bragg-Struktur unterstreicht darüber hinaus das signifikante Sensitivtätssteigerungspotenzial.
Mit diesem Konzept eröffnet sich eine neue Perspektive für die THz-Analyse von Biomolekülen bei physiologischen Konzentrationen. Auf dem Weg zur THz-Sensorik unter physiologischen Bedingungen ist dieser Schritt von herausragender Bedeutung.
AU  - Sczech, Robert
DA  - 2015
KW  - Biomolekül
KW  - Biosensorik
KW  - Geführte long-range Moden
KW  - THz-Spectroscopy
KW  - Biosensing
KW  - Long-range guided modes
LA  - ger
PY  - 2015
TI  - Terahertz-Biosensorik : dielektrische long-range Moden für die THz-Analyse von Biomolekülen in stark absorbierenden Flüssigkeiten
TT  - THz-Biosensing : dielectric long-range modes for analyzing biomolecules in strongly absorbing liquids
UR  - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:467-9832
Y2  - 2024-11-25T02:33:03
ER  -