Schwingquarzsensorik in Flüssigkeiten

Frank Karl Gehring

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In Forschung, Technik und Medizin ist die Erfassung von physikalischen, chemischen und biologischen Messwerten ohne Sensoren nich...

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Beschreibung

In Forschung, Technik und Medizin ist die Erfassung von physikalischen, chemischen und biologischen Messwerten ohne Sensoren nicht mehr vorstellbar.  Die in der vorliegenden Arbeit verwendeten Schwingquarzsensoren zhlen zu den elektromechanischen Sensoren und sind fr die Charakterisierung von Adsorptionsvorgngen in Gas- und Flssigphase geeignet.  Eine Herausforderung fr die Schwingquarzsensorik stellt die Analyse von Vollblut als eine der komplexesten Flssigkeiten dar.  Dabei ist die Vollblutanalytik mit Schwingquarzen fr die medizinische Diagnostik und zahlreiche wissenschaftliche Fragestellungen von auerordentlichem Interesse, da menschliches Vollblut als Transportmittel fr lebenswichtige Stoffe und krpereigene Zellen aber auch fr unerwnschte Eindringlinge wie Viren, Bakterien und Parasiten dient.  Als Testsystem fr die Eignung von Schwingquarzen zur Vollblutanalytik whlte der Autor die Bestimmung der AB0-Blutgruppen.  Er beschreibt in seiner Dissertation zum einen die Konzeption, Entwicklung und den Aufbau eines vollautomatischen 2-Kanal-Blutanalysegertes auf Schwingquarzbasis sowie dessen Charakterisierung.  Zum anderen leitet er den theoretischen Hintergrund zur Beschreibung von an einer Schwingquarzoberflche adsorbierten viskoelastischen Schichten insbesondere roten Blutkrperchen in Flssigkeiten ab.  Fr die Durchfhrung von Blutgruppenbestimmungen mit dem 2-Kanal-Blutanalysegert entwickelte der Autor biologische Schwingquarzbeschichtungen und verifizierte die gewonnenen Messdaten mit den aufgestellten theoretischen Modellen.  In research, technology and medicine, recording of physical, chemical and biological measurements is no longer imaginable without sensors.  Use of optical or electronic transducers is abundant. The quartz crystal microbalances (QCM) used in this work belong to the group of electromechanical transducers and are principally suitable for characterization of absorption processes to the front surface of the quartz in gaseous or fluid phase.  A challenge for the QCM technology is posed by the analysis of whole blood which is one of the most complex liquids.  Whole blood analysis using quartz resonators is of extreme interest in medical diagnostics and other numerous scientific questions since whole blood is the carrier of vital substances and somatic cells but also of unwanted invaders as viruses, bacteria and parasites.  The author utilized the AB0 typing as a test system for the suitability of quartz resonators for whole blood analysis. In his thesis he describes the design, development and construction of a fully automated 2-channel blood analysis device based on the QCM technology as well as its characterization.  Further he derives the theoretical background for the description of adsorbed viscoelastic loads on a quartz in particular of adsorbed red blood cells in liquids.  The author developed biological resonator coatings for the realization of blood group analysis with the 2-channel blood analysis device and verified the gained data with the derived theoretical models.    Rezension  Der Nachweis von menschlichen Zellen in Vollblut mittels Schwingquarzsensoren stellt ein hchst komplexes und zukunftstrchtiges Forschungsgebiet dar. Diese Arbeit erffnet auf elegante Weise den experimentellen Zugang und legt wichtige Grundsteine zum theoretischen Hintergrund. Prof. Dr. Ch. Ziegler, Leiterin der Arbeitsgruppe Grenzflchen, Nanomaterialien und Biophysik der Technischen Universitt Kaiserslautern   Der Einzug der Sensorik in die Diagnostik gelster Stoffe, Partikel oder Zellen in biologischen Flssigkeiten einschlielich humanem Vollblut steht erst ganz am Anfang, birgt aber erstaunliche Mglichkeiten im Bereich der Automatisierung, Miniaturisierung und Integration. Diese Arbeit legt Grundlagen in Praxis und Theorie. Eine Dissertation mit nachhaltiger Wirkung! Prof. Dr. Hinnak Northoff, rztlicher Direktor des Instituts fr Klinische und Experimentelle Transfusionsmedizin der Universitt Tbingen   Frank K. Gehring ist es in seiner Dissertation „Schwingquarzsensorik in Flssigkeiten –Entwicklung eines Blutanalysegertes–“ eindrucksvoll gelungen, ein neues physikalisches Gert zur raschen Blutanalyse zu entwickeln. Sein interdisziplinrer Ansatz, der Physik mit Medizin und Biologie verbindet, ist der Schlssel zu seiner vielversprechenden Methode. Die Dissertation gibt einen ausgezeichneten Einblick in die medizinische Anwendung der Schwingquarzsensorik und steht am Anfang von weiteren interessanten Anwendungsmglichkeiten. Prof. em. Dr. Rudolf P. Huebener, Max-Planck-Forschungspreistrger 1992 