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Ortsgenaue Ablagerung von Aminosäurepartikeln für die kombinatorische Synthese von Peptidarrays auf einen Chip

Nesterov-Müller, Alexander

English Title: High resolution deposition of amino acid particles for the combinatorial synthesis of peptide arrays on a chip

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Abstract

Die ortsgenaue Ablagerung von Aminosäurepartikeln auf einen Chip liegt der parallelen kombinatorischen Synthese von Peptidarrays mit Spotdichten oberhalb von 104 cm-2 zugrunde. Es wurden drei miteinander wechselwirkende Bereiche betrachtet: Die Anpassung der elektrischen Eigenschaften der Partikel, der Partikeltransport zur Chipoberfläche und die Erzeugung von selektiv wirkenden Kräften auf der Chipoberfläche. Die q/m-Werte der Partikel sowie deren Ladungsverteilung wurden mit Hilfe verschiedener Methoden gemessen. Die triboelektrische Aufladung der Partikel beim Kontakt mit Plexiglas und die Abhängigkeit des q/m-Wertes vom Druckluftstrom wurden ebenfalls untersucht. Als Übertragungsmethoden wurden die ortsgenaue Ablagerung der Partikel aus dem Aerosol, die selektive Desorption von Aminosäurepartikeln und die so genannte Positionierung der Partikel evaluiert. Ein qualitatives Modell der Übertragungsprozesse in der Aerosolkammer wurde erstellt. Die kontaminationsfreie Ablagerung von Partikeln mit einem mittleren Durchmesser von 10 µm aus dem Aerosol kann an Potentialflächen mit einem Raster bis zu 50 µm und bei Spannungen oberhalb von 30 V erfolgen. Bei einer Vergrößerung der elektrischen Felder auf der Chipoberfläche wird die Ablagerungsselektivität vergrößert. Auf Basis der Übertragungsmethoden wurde ein Anforderungsprofil an das Chipdesign erstellt. Selektiv wirkende elektrische Kräfte wurden mit Hilfe eines CMOS-Chips (AMIS C07M I2T100 Prozess) erzeugt. Die Stromspannungskennlinien der Hochspannungstransistoren mit einer minimalen Breite von 1,8 - 2,0 µm wurden gemessen und simuliert. Es wurde die Möglichkeit zur Integration von Photodioden auf einem CMOS-Chip für optische Nachweise bei der Anwendung der Peptidarrays betrachtet.

Translation of abstract (English)

The high resolution deposition of amino acid particles on a chip is one of the basic elements of the parallel combinatorial synthesis of peptide arrays with spot density of 104 cm-2 and above. Three interacting tasks were considered: The adjustment of the electrical characteristics of the particles, the particle transport to the chip surface, and the generation of selectively acting forces on the chip surface. Both the q/m-values of particles and the particle’s charge distribution were specified with different methods. The triboelectric charging of particles contacting plexiglass and the dependency of the q/m-values on the airflow were investigated. The high resolution deposition of the particles from an aerosol, the selective desorption of amino acid particles, and the so-called positioning were evaluated. A qualitative model of the transport processes in an aerosol chamber was developed. The deposition of particles with a medium diameter of 10 µm from aerosol without contamination can be conducted on electrodes with a grid of down to 50 µm and at voltages of 30 V and above. Increasing the electric fields on the chip’s surface leads to an improved deposition quality. Requirements to the chip design were determined based on the different transport types. Selective electrical fields were generated with the help of a CMOS-Chip (AMIS C07M I2T100 Process). The current-voltage characteristics of high voltage transistors with a minimal width 1,8 - 2,0 µm were measured and simulated. The possibility of integrating photodiodes in the CMOS chip was considered with respect to optical detections in peptide array applications.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Dr. Volker Lindenstruth, Prof.
Date of thesis defense: 26 April 2006
Date Deposited: 02 May 2006 15:08
Date: 2006
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Kirchhoff Institute for Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Chip Partikel Peptidsynthese
Uncontrolled Keywords: Chip Partikel PeptidsyntheseChip Particles Peptidsynthesys
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