Search

Die vorliegende Arbeit betrachtete die Wechselwirkung von Modellfarbstoffen und einem Modellprotein mit dem Substratmaterial Papier (Kapitel 2). Dabei wurde zunächst das Ziel eines verbesserten Verständnisses der Retention verschiedener Analyte in Papier verfolgt. Dazu wurden nach einer Charakterisierung der Ausgangsmaterialien Papier (Kapitel 4), Farbstoff und Protein ihre Wechselwirkung in mikrofluidischen Systemen untersucht. Die Untersuchung der Farbstoffretention (Kapitel 5) ergab deutliche Unterschiede in der Retention des positiv geladen Methylenblaus und des überwiegend negativ geladenen Tartrazins im negativ geladenen mikrostrukturierten Substratmaterial Papier. Tartrazin wies bei einem hohen pH-Wert und einer geringen Leitfähigkeit in Eukalyptussulfatpapier eine sehr geringe Retention auf. Methylenblau hingegen wurde nahezu unabhängig von diesen Einflussparametern deutlich stärker reterniert (Abschnitt 5.2.1, 5.2.2 und 5.3.2). Die Variation der Papierdichte beeinflusste nur in sehr begrenztem Maße die Retention der Modellfarbstoffe (Abschnitt 5.3.1). Diese Ergebnisse lassen darauf schließen, dass elektrostatische Wechselwirkungen eine zentrale Rolle bei der Retention von Farbstoffen spielen. Eine gezielte Variation der Retention der Farbstoffe ist folglich bevorzugt durch Anpassung der fluiden und weniger der soliden Phase möglich. Auch die Untersuchung der Proteinretention (Kapitel 7) in Papier legte nahe, dass zumindest für wasserbasierte Fluide ebenfalls elektrostatische Wechselwirkungen als das zentrale Element der Wechselwirkung von IL-8-TAMRA und Papier angesehen werden können (Abschnitt 7.4). Eine Variation der Retention von IL-8-TAMRA in Papier war anhand der Parameter pH-Wert und Leitfähigkeit in überschaubarem Maße möglich (Abschnitt 7.2.1 und 7.2.2). Der Einsatz von Fluiden mit einem Anteil an organischen Lösungsmitteln (Abschnitt 7.2.6) verringerte die Retention von IL-8-TAMRA in Papier deutlich. Durch Modifikation des Papiersubstrats konnte die generell in wässrigem Fluid eher starke Retention von IL-8-TAMRA wenig reduziert werden (Abschnitt 7.3). Daher sollte dieser Ansatz nur insofern weiter verfolgt werden, als dass abhängig von der Art der Verwendung die Auswahl des Laufmittels limitiert ist. Die Erkenntnis, dass elektrostatische Wechselwirkungen eine zentrale Rolle bei der Retention von Analyten in Papier spielen, konnte genutzt werden, ihre Retention gezielt zu steuern, um so die Sensitivität und Spezifität von μPADs im Modellsystem mit Farbstoffen zu optimieren. Durch gezielte Platzierung positiver Ladungen konnte der negativ geladene Modellanalyt Tartrazin ortsspezifisch im mikrostrukturierten Papier aufkonzentriert und so die Signalintensität und damit die Sensitivität des Modell-μPADs erhöht werden (Kapitel 6). Die Einstellung einer geringen Leitfähigkeit des Laufmittels ermöglichte eine optimierte, ladungsbasierte Auftrennung eines Farbstoffgemisches von Methylenblau und Tartrazin. Dies erhöhte die Spezifität der Modell-μPADs (Abschnitt 5.2.2).