Promotionsstipendium: Thilo Reeck

Entwicklung und Erprobung eines akusto-optisch durchstimmbaren Sensorsystems zur fluoreszenzbasierten spektralen Differenzierung und in-situ Analyse physiologischer Parameter von Phytoplanktonpopulationen

Phytoplankton-SpektroskopieAufgrund verschiedener umweltrelevanter Fragestellungen im Bereich der Analyse von Phytoplanktonpopulationen, deren Dynamik sowie einer detailierteren Untersuchung der mit den Algen verbundenen photosynthetischen Prozesse, besteht ein hoher Bedarf an schnellen in-situ-fĂ€higen Analysemethoden. Zum einen eignen sich die planktischen Algen hervorragend als Bioindikatoren des vorliegenden GewĂ€sserzustandes, zum anderen stellt die Phytoplanktonbiomasse selbst oft eine wichtige ÜberwachungsgrĂ¶ĂŸe dar (toxische AlgenblĂŒten). Im Rahmen dieses Projektes soll daher ein flexibles, vorort einsetzbares, fluoreszenzbasiertes Sensorsystem entwickelt und erprobt werden, mit dem Bestreben einige experimentelle EinschrĂ€nkungen herkömmlicher Instumente zu beheben und den potentiellen Anwendungsbereich innerhalb der Umweltanalytik zu erweitern.Es ist das Ziel, die unterschiedlichen meßtechnischen Aspekte der spektral- und PAM-fluorometrischen Analyse in einem kombinierten experimentellen Aufbau bereitzustellen. Um die spezifischen experimentellen Anforderungen beider Analysemethoden zu erfĂŒllen und in einem System zu realisieren, ist der innovative Einsatz akusto-optischer Filter (AOTF) vorgesehen. Sie sollen die wellenlĂ€ngenselektive Elemente (Kantenfilter, Monochromatoren) oder die LEDs der Standardanordnungen ersetzen. Eine Verwendung dieser elektronisch durchstimmbaren, kristallinen Bandpaß-Filter ermöglicht die Entwicklung eines kompakten und mechanisch unempfindlichen experimentellen Aufbaus ohne bewegliche Komponenten. Durch den Einsatz der Filter sowohl auf der Anregungs- als auch auf der Detektionsseite ist eine Ă€ußerst flexible Kontrolle der beteiligten Strahlungskomponenten gewĂ€hrleistet, die sonst vielfach nur durch eine aufwendigere und hĂ€ufig laborgebundene Anordnung erreicht werden kann. Die Kombination aus den fĂŒr die PAM-Fluorometrie nötigen Standardlichtquellen (LED, Xenon- oder Halogenlampe) und einer weiteren AOTF-gesteuerten polychromatischen Anregungslichtquelle erschließt dem neuen Sensorsystem eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten, u.a.:- Erweiterung der Standard-PAM-Analyse durch flexible pigmentangepaßte Optimierung der Frequenz des Meßlichtes (Erfassung chromatischer Adaptionen durch selektive Anregung der Chlorophylle, der akzessorischen Pigmente, etc.)- Spektral hochaufgelöste Aufnahme pigmentspezifischer Fluoreszenzsignaturen (einzelne Spektren oder komplette Exzitations- und Emissionsmatrix, Aktionsspektren)- Flexible Wahl einer oder mehrerer Anregungs- bzw. DetektionswellenlĂ€ngen (Optimierung bzgl. der Absorptions- und Emissionsmaxima)- Simultane und individuelle Amplitudenmodulation unterschiedlicher WellenlĂ€ngen und synchronisierte Detektion (Polychromator, multidimensionale Spektroskopie)

AZ: 20001/242

Zeitraum

01.01.2002 - 31.12.2004

Institut

Gottfried Wilhelm Leibniz UniversitÀt Hannover
Institut fĂŒr Biophysik
Fachbereich Biologie

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Betreuer

Prof. Dr. Angelika Anders