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Time resolved fluorescence detection utilising two photon excitation in microfluidic separation systems

Subject Area Analytical Chemistry
Term from 2012 to 2016
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 222164465
 
Final Report Year 2017

Final Report Abstract

Im vorliegenden Projekt wurde eine neue Methode zur markierungsfreien Detektion im tiefen UV in mikrofluidischen Trennsystemen auf Grundlage der zweiphotoneninduzierten Fluoreszenzdetektion erarbeitet. Nach erfolgreicher Entwicklung eines instrumentellen Aufbaus wurde die Technik für verschiedene Trennverfahren und unterschiedliche Mikrochipmaterialien untersucht. Durch Verwendung von sichtbarem Anregungslicht wurde die Methode in Borosilikatglas-Chips sowohl in der miniaturisierten Elektrophorese als auch in der Elektrochromatographie erfolgreich eingesetzt. Darüber hinaus ermöglichte der Einsatz der zeitkorrelierten Einzelphotonenzählung die Fluoreszenzlebenszeiten der Analytmoleküle während der Trennung zu bestimmen. Diese Daten lieferten hierdurch eine zusätzliche Dimension bei der Zuordnung und Identifikation von Substanzen, wie am Beispiel der Analyse von Harman-Alkaloiden einer Pflanzenprobe gezeigt werden konnte. In einem weiteren Schritt wurden flüssigphasenlithographisch gefertigte Mikrochips mit Objektträgern als Bodenplatte untersucht. Durch geeignete Wahl der Substratdimensionen konnte hierbei das Potenzial der zweiphotoneninduzierten Fluoreszenzdetektion noch besser ausgenutzt werden, indem Immersionsobjektive mit hoher numerischer Apertur zugänglich wurden. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurde die Technik erfolgreich in der Mikrochipelektrophorese in Polymersubstraten eingesetzt. Durch Optimierung des Fokussierungsprozesses konnten hohe Anregungslaserleistungen in diesen wärmeempfindlichen Materialien realisiert und dadurch niedrige Nachweisgrenzen im unterem mikromolaren Bereich erzielt werden. Dies wurde anhand der quantitativen Bestimmung von Tryptamin in Früchten dokumentiert. Die im Rahmen dieses Projektes entwickelte Methode der zweiphotoneninduzierten Fluoreszenzdetektion erweitert somit die Möglichkeiten miniaturisierter Verfahren und erlaubt den Einsatz einfach herzustellender polymerbasierter Mikrochips bei der Anregung im tiefen UV-Bereich. Sie ist eine attraktive Alternative im Bereich der sensitiven, markierungsfreien Detektion.

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