%0 Generic
%A Senkbeil, Tobias
%D 2014
%F heidok:17215
%R 10.11588/heidok.00017215
%T Untersuchung der Klebstoffe mariner Foulingorganismen mit synchrotronbasierten Röntgenmethoden
%U https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/17215/
%X Die als Biofouling bezeichnete Besiedelung fester, von Wasser bedeckter, Oberflächen stellt in vielerlei Hinsicht ein großes Problem dar. Eine Möglichkeit, wirksame und dennoch umweltverträgliche Gegenstrategien zu entwickeln, besteht darin, die Funktionsweise der biologischen Klebstoffe zu verstehen, mithilfe derer die Foulingorganismen auf ihren Substraten adhärieren. Im Idealfall könnten ungiftige Substanzen mit der Adhäsion bzw. Kohäsion der Klebstoffe interferieren und so die Anhaftung verhindern.  Seepocken sind bedeutsame Foulingorganismen, welche mit verschiedenen Arten weltweit in allen Küstenbereichen zu finden sind. Ein entscheidender Schritt ihres Lebenszyklus stellt die permanente Adhäsion der motilen Cyprislarve dar, bevor diese die Metamorphose zur sessilen adulten Form durchläuft. Die Larve sekretiert dazu einen als Cypriszement bezeichnete Klebstoff. Die Analytik dieser Substanz wird unter anderem durch die geringe Materialmenge in Nanogrammbereich erschwert, welche von den Larven einmalig sekretiert wird. Aus diesem Grund ist über die Zusammensetzung des Cypriszements im Gegensatz zum Zement der adulten Seepocken bisher wenig bekannt.  In dieser Arbeit wurde erstmals synchrotronbasierte μ-Röntgenfluoreszenzanalyse (μ-RFA) verwendet, um die Elementverteilungen in den Seepockenarten Elminius modestus, Balanus amphitrite und Balanus improvisus sowie deren Cyprislarven in vivo zu untersuchen. Die an der Synchrotronstrahlungsquelle ANKA durchgeführten Experimente lieferten erste Hinweise auf erhöhte Konzentrationen einiger Elemente im Cypriszement, allen voran Brom, deren Vorkommen bisher noch nicht beschrieben worden war. Um die Hinweise zu überprüfen, wurden anschließend mit der gleichen Methode Proben der von B. amphitrite und B. improvisus auf einem Kaptonsubstrat hinterlassenen Adhäsive in situ untersucht. Neben Brom wurden dabei auch noch weitere Elemente gefunden, deren Vorkommen in dieser Substanz bisher nicht bekannt war.  Motiviert durch diese Erfolge wurde die Anwendung der μ-RFA auf weitere Foulingorganismen getestet. Erste In-vivo-Messungen bei ANKA am Kalkröhrenwurm Ficopomatus enigmaticus verliefen erfolgreich. Auch die vergleichsweise kleine marine Kieselalge Navicula perminuta konnte an der Synchrotronstrahlungsquelle PETRAIII untersucht werden. Bislang war es jedoch noch nicht möglich, Fluoreszenzsignale der adhäsiven Sekretspuren zu detektieren, die die motile Alge auf Substraten hinterlässt. Dies ist höchstwahrscheinlich auf die schwache Wechselwirkung der verwendeten harten Röntgenstrahlung mit dem sub-μm-dicken Probenmaterial zurückzuführen. Weiche Röntgenstrahlung zeigt eine deutlich stärkere Wechselwirkung. Um die Möglichkeiten zu untersuchen, die Photonen dieses Energiebereichs für eine Untersuchung mikroskopischer biologischer Proben bieten, wurde ptychographische Röntgenmikroskopie an der Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II verwendet, um den Phasen- und Absorptionskontrast verschiedener Probentypen zu charakterisieren. Als Alternative zum Elementkontrast der RFA wurde dabei an einer Testprobe aus Mikrokugeln sowohl ptychographisch als auch mittels Vollfeldmikroskopie das Potential des NEXAFS-Kontrasts demonstriert, welcher in der Lage ist, chemische Bindungszustände zu differenzieren und somit prinzipiell geeignet erscheint, Einblicke in die Zusammensetzung biologischer Klebstoffe zu erhalten.