Optische Wellenleiterspektroskopie an einem biomimetischen Membransystem

Abstract

Gegenstand dieser Diplomarbeit war der Aufbau eines Setups, mit dessen Hilfe optische Wellenleiterspektroskopie am Membranprotein Cytochrom c Oxidase (CcO) simultan mit elektrochemischen Untersuchungen durchgeführt werden können. Durch Optische Wellenleiterspektroskopie wurde die Anbindung des Proteins an ein Substrat sowie die Bildung der Doppellipidmembran gezeigt. Die elektrochemischen Untersuchungen dienen einerseits dazu, direkten Elektronentransfer vom Protein zur Probe nachzuweisen und andererseits zum Nachweis der Bildung einer Doppellipidmembran mit einer von optischer Wellenleiterspektroskopie unabhängigen Methode. Dazu benötigt man eine Oberfläche, die sowohl transparent, als auch leitfähig ist. Eine Möglichkeit das zu bewerkstelligen ist, Tantalpentoxid als Wellenleitermaterial zu verwenden, und darauf eine leitfähige Schicht aufzubringen. Hierfür kommen nur transparente Halbleiter oder ultradünne Goldschichten in Frage. Es werden elektrochemische Untersuchungen von Indium Zinn Oxid (ITO), Aluminium dotiertem Zink Oxid (AZO) und Gold durchgeführt, um die Eignung der Materialien in Bezug auf die Untersuchung direkten Elektronentransfers zu testen. Weiters werden die Dicke und der Brechungsindex von Tantalpentoxid Schichtwellenleitern mittels optischer Wellenleiterspektroskopie bestimmt. Dieser Schichtwellenleiter wird funktionalisiert, CcO wird an die Oberfläche angebunden und eine Protein verankerte Doppellipidmembran bildet sich. Dieses Schichtrsystem wird wiederum mittels optischer Wellenleiterspektroskopie charakterisiert. In einem letzten Schritt werden die CcO Anbindung und die Bildung der Doppellipidmembran auch auf elektrochemischen Weg gezeigt.