Multimediales EAG (MD- EAG): Nutzung der selektiven Adaptation von Insektenantennen zur Analyse komplexer Stoffgemische
Final Report Abstract
Bisher wurde die Reaktion des Elektroantennogramms (EAG) auf ein Gemisch von Duftstoffen gemessen, indem man den Reiz als fertig vorgemischtes Gas applizierte. In dem in Kaiserslautern entwickelten EAG System ist es möglich, Reizantworten auf die Einzelkompnenten und auf das Gemisch unmittelbar nacheinander zu registrieren. Dies ist möglich, da 3 Reizquellen permanent angeschlossen sind und separat oder simultan aktiviert werden können. Registriert man auf den Reiz A eine EAG-Spannung von UA =R(A) und auf den Reiz B eine Spannung von ÜB = R'(B), so werden bei simultaner Reizung mit A+B zwei Reaktionstypen beobachtet. Entweder gilt UA+B =UA + UB =R(A)+R'(B) oder man erhält U A+B < UA+UB. Im ersten Fall haben wir die Duftstoffe (und damit eigentlich die darauf reagierenden Rezeptorpopulationen) als orthogonal bezeichnet, im zweiten Fall werden sie linear abhängig genannt. Ein wichtiges Ziel dieses Projekts war, nach Duftstoffpaaren zu suchen, die orthogonal sind. Es war dabei anfangs unklar, ob man überhaupt eine größere Zahl orthogonaler Duftstoffe finden könnte. Weiter war unbekannt, ob es möglich wäre, eine größere Zahl (einen „Satz") von Duftstoffen zu finden, die alle paarweise in jeder Kombination miteinander orthogonal sind. Bei der Antenne des Kartoffelkäfers ist es gelungen, eine große Zahl von orthogonalen Duftstoffpaaren zu finden. Erfreulicherweise gelang es auch, eine Gruppe von orthogenalen Duftstoffen zu finden, die paarweise in jeder Kombination orthogonal sind. Mit einem solchen Satz von orthogonalen Duftstoffen (auch als Basis bezeichnet) ist es möglich, ein unbekanntes Stoffgemisch zu analysieren. Indem man die Antenne mit dem unbekannten Gemisch und simultan mit jeweils einem der orthogonalen Duftstoffe reizt, und die aus den jeweiligen Antworten errechneten Konzentrationen als Komponenten eines Vektors im „Duftraum" auffaßt. Ein solches Meßsystem, welches wir als „Multidimensionales EAG" oder MD-EAG bezeichnet haben, könnte die extrem hohe Empfindlichkeit des EAG zur Analyse unbekannter Stoffe und Stoffgemische nutzbar machen. In diesem Projekt wurden von der AG Koch (Kaiserslautern ) die technischen Voraussetzungen für die Überlagerungsversuche geschaffen und ein Gerät entwickelt mit dem ein MD-EAG realisiert werden kann. Auch die dazu notwendigen Berechnungsgrundlagen und Datensysteme wurden hier entwickelt. Von der AG Schütz (Göttingen) wurden mehr als 400 Duftstoffkombinationen an der Antenne des Kartoffelkäfers untersucht. Die EAG-Antworttypen wurden mit einem Struktur-orientierten systematischen Ansatz charakterisiert um daraus Schlüsse über Antennen-Eigenschaften und Umwelt-Anpassung des Kartoffelkäfers zu ziehen.
