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Entwicklung eines ASICs in Hochspannungstechnologie zur kombinatorischen Microarray - Peptidsynthese

König, Kai

English Title: Development of an ASIC using high-voltage technology for combinatorial microarray peptide synthesis

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PDF, German
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Abstract

Arraytechnologien gewinnen zunehmend an Bedeutung in der aktuellen biologischen, medizinischen und pharmazeutischen Forschung. Das Peptidchip -Gemeinschaftsprojekt zwischen dem Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) und dem Kirchhoff-Institut für Physik der Universität Heidelberg (KIP) hat zum Ziel, Arrays hoher Dichte zu entwickeln, die insbesondere für kombinatorische Peptidsynthese und die zugehörigen Bindungsexperimente geeignet sind. Im Rahmen dieses Projekts durchgeführt, beschreibt diese Arbeit die Entwicklung eines ASICs in Hochspannungs-CMOS-Technologie, der als Träger für ein solches Peptid-Microarray nutzbar ist. Geladene Partikel, die Aminosäuren oder andere Monomere enthalten können, werden im vom Chip erzeugten elektrischen Feld ortsselektiv auf der modifizierten Oberfläche des Chips abgelagert. Dies erlaubt die parallele Synthese mehrerer Oligomere auf dem Chip. Strukturen mit Spotabständen zwischen 100µm und 45µm und schaltbare Potentiale von bis zu 100V wurden implementiert und getestet. Ein I2C-Interface wird benutzt, um den Chip mit Partikelablagerungsmustern zu programmieren. Der Chip ermöglicht auch die Untersuchung optischer Methoden zur Detektion von Bindungsereignissen unter Verwendung von integrierten CMOS-Photodioden. Architektur, Design und Simulation des Chips werden in dieser Arbeit beschrieben, ebenso wie experimentelle Ergebnisse des ortsselektiven Transfers von Partikeln auf den Chip.

Translation of abstract (English)

Array technology is becoming increasingly important in current biological, medical and pharmaceutical research. The Peptide Chip joint project between Deutsches Krebs­forschung­szentrum (DKFZ) and Kirchhoff-Institut für Physik, Universität Heidelberg (KIP) aims at developing high-density arrays especially suited for combinatorial peptide synthesis and corresponding binding experiments. Conducted in the framework of this project, this thesis describes the development of an ASIC in High-Voltage CMOS technology to be used as a carrier for such a peptide microarray. Charged particles, that can contain amino acids, are selectively deposited onto the modified chip surface using an electrical field generated by the chip. This allows the synthesis of numerous different oligomers on the chip in parallel. Structures covering spot pitches between 100µm and 45µm and switchable potentials of up to 100V have been implemented and tested. An I2C interface is used to program particle deposition patterns into the chip. The chip also allows the investigation of optical methods to detect binding events using integrated CMOS photodiodes. Architecture, design and simulation of the chip are described in this thesis, as are experimental results on spatially selective particle transfer onto the chip.

Item Type: Master's thesis
Date Deposited: 25. Jul 2005 13:57
Date: 2005
Faculties / Institutes: Service facilities > German Cancer Research Center (DKFZ)
The Faculty of Physics and Astronomy > Kirchhoff Institute for Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Kundenspezifische Schaltung, Festphasentechnik, CMOS-Schaltung, Microarray, IIC-Bus, Lichtempfindliches Halbleiterbauelement, Proteinbindung
Uncontrolled Keywords: Biochip
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