Biothermodynamische Charakterisierung und Analyse der Steuerungsmöglichkeiten des mikrobiellen Aufwuchsverhaltens mit neuartigen miniaturisierten Chip-Kalorimetern

使用新型微型芯片热量计对微生物生长行为的控制选项进行生物热力学表征和分析

• 批准号: 24080604
• 负责人: Privatdozent Dr. Johannes Lerchner
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Physikalische Chemie
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2005-12-31 至 2012-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/24080604?language=en
• 关键词: Biothermodynamische; Charakterisierung; und; Analyse; der

Biofilme stellen die dominierende Lebensform von Mikroorganismen dar. Mehr als 80% aller Mikroorganismen leben in solchen Gemeinschaften, assoziiert an Oberflächen, eingebettet und geschützt durch eine extrazellulare polymere Matrix (EPS). Die Aufrechterhaltung des hohen Ordnungszustandes in Biofilmen erfolgt durch die permanente Dissipation freier Enthalpie überwiegend in Form von Wärme. Diese ist ein Echtzeitmaß für die Summe aller metabolischen Ereignisse im Biofilm.Die Komplexität der in einem Biofilm ablaufenden Prozesse stellt für die Entwicklung effizienter Biofilm-Analysenmethoden eine erhebliche Herausforderung dar. Die ökonomischen und gesundheitlichen Folgeeffekte der Wirkung von Biofilmen z.B. mikrobiell induzierte Korrosion, Verblockung von Rohrleitungen oder die Infektion von Implantaten bzw. die Stabilisierung pathogener Keime sind Motivation für die Entwicklung neuer Methoden zur Biofilmanalyse. Die Besonderheit der von den Antragstellern entwickelten chip-kalorimetrischen Messtechnologie besteht darin, dass die Aktivität von Biofilmen gut quantifizierbar, in Echtzeit, zerstörungsfrei, nicht-invasiv und ohne Markierungsaufwand gemessen werden kann. Damit ergibt sich ein breites Anwendungsfeld für die Methode, vor allem bei der Analyse von Interventionsmöglichkeiten (biologisch oder chemisch) auf einen Biofilm. Um den Anwendungsbereich der Methode genauer zu fixieren, sollen anhand exemplarischer Studien die Spezifika einer kalorimetrischen Biofilmanalyse herausgearbeitet werden. Insbesondere soll untersucht werden, inwieweit kalorimetrisch detektierte Aktivitätsänderungen den Ergebnissen konventioneller und fluoreszenzmikroskopischer Methoden äquivalent sind, da bisher bekannte Aktivitätsmaße unterschiedliche und nur eng begrenzte Bereiche des komplexen Biofilmmetabolismus beschreiben.

生物膜使微生物的主要生命形式保持不变。梅尔约有80%阿勒微生物通过胞外聚合物基质（EPS）存活于微生物群落中，并与上层植物相结合。生物膜中的高有序度的增加是通过Wärme形式的自由焓的永久耗散实现的。这是生物膜中最高代谢能量的一种方法。生物膜中的复杂过程有助于开发有效的生物膜分析方法。生物膜制备的经济和健康效益mikrobiell induzierte Korosition，Verblockung von Rohrleitungen oder die Infektion von Implantaten bzw.病原体的稳定性是生物膜分析新方法发展的动力。生物膜活性的定量测定是最好的芯片-比色测定技术，因为生物膜活性的定量测定是在无创、无损伤和无标记韦尔登条件下进行的。在分析生物膜上的干预（生物学或化学）方法时，可以使用一种简单的Anwendungsfeld方法。在确定方法的基础上，我们将韦尔登比色法作为一个范例。在韦尔登代谢的复杂性研究中，我们采用了与传统方法和荧光显微镜方法相同的量热法来测定活性物质。

项目成果

Chip-calorimetry provides real time insights into the inactivation of biofilms by predatory bacteria

• DOI: 10.1080/08927014.2012.673593
• 发表时间: 2012-03
• 期刊: Biofouling
• 影响因子: 2.7
• 作者: F. Buchholz;J. Lerchner;F. Mariana;U. Kuhlicke;T. Neu;H. Harms;T. Maskow

Chip calorimetry and biomagnetic separation: Fast detection of bacterial contamination at low cell titers

• DOI: 10.1002/elsc.201200029
• 发表时间: 2012-11
• 期刊: Engineering in Life Sciences
• 影响因子: 2.7
• 作者: J. Lerchner;Anne Schulz;T. Poeschel;A. Wolf;Tom Hartmann;F. Mertens;E. Boschke