Charakterisierung der Struktur und der optischen Eigenschaften von Biofilmen mittels ATR-Leckwellenspektroskopie

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Im vorliegenden Teilprojekt soll versucht werden, Biofilme mit einer lateralen Größe von 1 cm² und bis zu 20 µm Dicke ortsaufgelöst optisch zu vermessen, d. h. Brechungsindices und Schichtdicken zu bestimmen. Als Ortsauflösung wird zunächst eine Netzdichte von 100 x 100 Punkten pro cm² angestrebt. Die Kalibrierung der Ortsauflösung erfolgt an lokal photostrukturierten Polymerschichten, bei denen Brechungsindex und Schichtdicke moduliert sind. Als Meßmethode soll vor allem die ATRLeckwellenspektroskopie verwendet werden. Diese Meßmethode verbindet die lokale Anregung von Oberflächenplasmonen mit der Charakterisierung dünner (1-20µm) dielektrischer Filme, die auf semitransparenten, etwa 50nm dicken Metallfilmen abgeschieden sind. Die dielektrischen Filme werden hier durch Biofilme, bzw. Modell-Hydrogele gebildet. Die Methode ist zerstörungsfrei und gestattet in-situ Messungen während der Biofilm in einer optischen Zelle definierten chemischen, biologischen und physikalischen Bedingungen ausgesetzt ist. Damit können sowohl das Wachstum eines Biofilms, insbesondere in der Frühphase, als auch dessen Abbau und das Diffusionsverhalten für Fremdmoleküle untersucht werden. Vorversuche an inhomogenen Polymerfilmen, sowie an Agar-Filmen haben gezeigt, daß diese optischen Methoden auch für die Untersuchung von Biofilmen geeignet sind.