Entwicklung eines Detektorsystems zum schnellen ortsaufgelösten Nachweis von Einzelmolekülen

Abstract

Es wird die Entwicklung eines Detektorsystem zur räumlich aufgelösten Einzelmoleküldetektion für molekularbiologische Anwendungen beschrieben. Eine etablierte Methode für die Einzelmoleküldetektion stellt die laserinduzierten Fluoreszenz von markierten Biomolekülen in wäßriger Lösung (Fluoreszenz Korrelations Spektroskopie) dar. Basierend auf dieser Methode wurde ein für optische Photonen optimierter doppelseitiger Silizium-Streifendetektor in Kombination mit einem Mikrokanal-Bildverstärker benutzt, um die hohe Orts- und Zeitauflösung zu ermöglichen, die man für den Nachweis der charakteristischen Burst-Signatur eines fluoreszenzmarkierten Biomoleküls benötigt. Die Detektordaten werden mit einer Rate von 4 Millionen Bildern pro Sekunde zu einem speziellen Parallelrechner übertragen, mit dem die Moleküle in Echtzeit verfolgt werden können. Die Funktionalität des Detektorsystems wurde gezeigt und Signale von DNA Molekülen mit 106 Basenpaaren konnten erfolgreich nachgewiesen werden.

<strong>Development of a detectors system for fast spatials resolved single molecule detection</strong><br /> A detector system for spatial resolved single molecule detection in molecular biological applications has been developed. An established method of single molecule detection is based on the detection of laser induced fluorescence of labeled bio-molecules in solution (fluorescence correlation spectroscopy). Based on this method a double-sided silicon micro-strip detector, which has been optimized for optical photons, in combination with a micro-channel image intensifier is used to achieve high spatial and time resolution, providing the sensitivity to detect the characteristic burst signature of fluorescence labeled bio-molecules. The detector data is transferred with a rate of 4 million frames per second to a dedicated parallel computer which does the online tracking of the molecules. The functionality of the detector system has been shown and signals of DNA molecules with 106 base pairs have successfully been detected.