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CMOS-Based Peptide Arrays

König, Kai Lars

German Title: Peptidbibliotheken auf CMOS-Basis

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Abstract

CMOS - Based Peptide Arrays Peptide arrays are an important tool in proteomics and peptidomics, allowing a large number of peptides to be synthesized on a common support and exposed to a solution of target molecules in parallel. In particle-based synthesis, the amino acids for in situ synthesis of peptides are transported to synthesis loci in solid particles and released upon melting, allowing an increase in density over liquid-based systems. This thesis focuses on the development of application-specific high voltage integrated circuits for electrostatic deposition of charged amino acid particles and their integration into a combinatorial peptide synthesis system. Transfer of amino acid particles from the aerosol to synthesis loci on the chip surface was investigated for a pixel pitch between 45 µm and 100 µm, and compatibility between the chips, particle transfer and the poly(ethylene glycol)methacrylate - based surface modifi¬cations was established. The first combinatorial syntheses on CMOS chips were performed with over 16,000 distinct synthesis sites per chip, at a density of 10,000 spots per cm2, which is a 25-fold increase over the 400 spots per cm2 currently available on laser-printed glass slides. For FLAG and HA peptide epitopes, immonostaining showed regular spots of comparable signal intensity over the whole chip area.

Translation of abstract (German)

Peptidbibliotheken auf CMOS - Basis Peptidarrays sind ein wichtiges Werkzeug für die Proteomik und Peptidomik, da auf ihnen eine große Zahl Peptide parallel auf einem gemeinsamen Träger synthetisiert und Zielmolekülen in Lösung ausgesetzt werden können. Bei partikelbasierter Synthese werden die Aminosäuren für die in-situ-Synthese in festen Partikeln zu ihren Syntheseloki transportiert und durch Schmelzen freigesetzt. Dies erlaubt eine Vergrößerung der Dichte verglichen mit flüssigkeitsbasierten Systemen. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Entwicklung anwendungsspezifischer Hoch¬spannungs¬schaltungen für die elektrostatische Ablagerung geladener Aminosäurepartikel und deren Einbettung in ein kombinatorisches Peptidsysnthesesystem. Der Übertrag von Aminosäurepartikeln aus dem Aerosol zu Syntheseloki auf der Chipoberfläche wurde für Pixelmittelpunktsabstände von 45 µm bis 100 µm untersucht. Die Kompatibilität zwischen Chips, Partikelübertrag und poly-(ethylenglykol)meth¬acrylat¬basierten Oberflächen¬modifikationen wurde erarbeitet. Die ersten kombinatorischen Syn¬thesen auf CMOS-Chips mit über 16.000 individuellen Syntheseorten pro Chip, bei einer Dichte von 10.000 Spots pro cm2, wurden durchgeführt. Dies ist eine 25-fache Verbesserung im Vergleich zu den 400 Spots pro cm2, die momentan auf laser-bedruckten Glasträgern verfügbar sind. Für FLAG- und HA-Peptidepitope zeigte ein Immunassay regelmäßige Spots mit vergleichbarer Signalintensität über den gesamten Chip.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Lindenstruth, Prof. Dr. Volker
Date of thesis defense: 21. July 2010
Date Deposited: 29. Jul 2010 12:01
Date: 2010
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Kirchhoff Institute for Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: CMOS-Schaltung, Peptidsynthese, Microarray, Mikropartikel, Aktor
Uncontrolled Keywords: HV-CMOSHV-CMOS
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