Beugung und biologische Detektion des Antibiotikums Ciprofloxacin

Stephan Troyer

doi:10.25365/thesis.56876

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Title (deu)

Diffraction and biological detection of the antibiotic ciprofloxacin

Parallel title (deu)

Beugung und biologische Detektion des Antibiotikums Ciprofloxacin

Author

Stephan Troyer

Advisor

Markus Arndt

Co-Advisor

Christian Brand

Assessor

Markus Arndt

Abstract (deu)

Im Rahmen dieser Arbeit wurde erstmals Bragg-Beugung von polyatomaren organischen Molekülen, insbesondere dem Farbstoff Phthalocyanin und dem Antibiotikum Ciprofloxacin, an einem dicken Lichtgitter gezeigt. Das entstehende Beugungsmuster zeigt eine starke Winkelabhängigkeit und eine asymmetrische Verteilung der Beugungsintensitäten. Die Detektion des Interferenzmusters erfolgte mittels Fluoreszenzmikroskopie. Als Alternative wird ein in Entwicklung befindlicher, aus Bakterien bestehender Detektor vorgestellt. Im Gegensatz zu sämtlichen bisher durchgeführten Interferenzexperimenten mit Materiewellen wird die ortsauflösende Detektion dabei mithilfe von Lebewesen durchgeführt. Die Funktion des Detektors basiert auf der biologischen Wirksamkeit des Antibiotikums auf Bakterien. Entscheidend für den Erfolg dieser Methode ist das Überleben der Bakterien von Vakuum sowie deren Immobilisierung, sowohl im Vakuum als auch beim später stattfindenden Wachstum. Durch eine Fixierung auf 150 µm dicken getrockneten Agarfilmen mit einer Überlebenswahrscheinlichkeit der Vakuumexposition von rund 35 % konnten diese Ziele erreicht werden.

Abstract (eng)

For the first time Bragg diffraction at a thick light grating has been shown for polyatomic organic molecules, in particular the dye phthalocyanine and the antibiotic ciprofloxacin. The resulting diffraction pattern shows a strong angular dependence and an asymmetric distribution of diffraction intensities. For detection of the interference pattern fluorescence microscopy has been used. As an alternative approach a detector currently under development made out of bacteria is presented. In contrast to all matter wave interference experiments done so far, the spatially-resolved detection is done using living organisms. The detection mechanism is based on the biological activity of the antibiotic in bacteria. Crucially for the success of this approach is the survival of the bacteria in vacuum and their immobilization, both in vacuum and during later growth. By fixing them onto a 150 µm thick dried film of agar with a probability of surviving vacuum of about 35 % both goals could be met.

Keywords (eng)

molecular interferometryBragg diffractionciprofloxacinbacteriaEscherichia coli

Keywords (deu)

MolekülinterferometrieBragg-BeugungCiprofloxacinBakterienEscherichia Coli

Subject (deu)

Experimentalphysik

Subject (deu)

Quantenphysik

Subject (deu)

Physik in Beziehung zu anderen Fachgebieten

Type (deu)

Masterarbeit