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In this article, we report on the heat-transfer resistance at interfaces as a novel, denaturation-based method to detect single-nucleotide polymorphisms in DNA. We observed that a molecular brush of double-stranded DNA grafted onto synthetic diamond surfaces does not notably affect the heat-transfer resistance at the solid-to-liquid interface. In contrast to this, molecular brushes of single-stranded DNA cause, surprisingly, a substantially higher heat-transfer resistance and behave like a thermally insulating layer. This effect can be utilized to identify ds-DNA melting temperatures via the switching from low- to high heat-transfer resistance. The melting temperatures identified with this method for different DNA duplexes (29 base pairs without and with built-in mutations) correlate nicely with data calculated by modeling. The method is fast, label-free (without the need for fluorescent or radioactive markers), allows for repetitive measurements, and can also be extended toward array formats. Reference measurements by confocal fluorescence microscopy and impedance spectroscopy confirm that the switching of heat-transfer resistance upon denaturation is indeed related to the thermal on-chip denaturation of DNA.
Beim Ausbau nachhaltiger, regenerativer Energieversorgung hat die Umwandlung von organischer Biomasse in Biogas ein großes Potential. Der zugrundeliegende, komplexe biologische Prozess wird noch immer unzureichend verstanden und bedarf systematischer Untersuchungen der Prozessparameter, um einen hohen Ertrag bei guter Gasqualität zu ermöglichen. Die Fragestellungen zur Entschlüsselung des Prozesses sind sowohl verfahrenstechnischer als auch mikrobiologischer Natur. Aus mikrobiologischer Sicht ist die Kenntnis der tatsächlich beteiligten prozesstragenden Mikroorganismen von erheblicher Bedeutung, aus verfahrenstechnischer Sicht die Kenntnis der physikalischen und chemischen Faktoren, welche die mikrobiologischen Prozesse und kontrollieren. Im Zusammenspiel aller dieser Parameter wird die Biogasbildung befördert oder behindert, bis zum Abbruch des Prozesses.
Eine mögliche Kontrollmethode ist die Messung der metabolischen Aktivität prozesstragender Organismen.
Diese soll, beruhend auf fundierten Prozessdaten, gewonnen durch eine Parallelanlage, mit einem lichtadressierbaren potentiometrischen Sensor-System (LAPS) realisiert werden. Dieser Sensor ist in der Lage, pH-Wert-änderungen zu detektieren, die durch den Stoffwechsel der auf dem Chip immobilisierten Organismen hervorgerufen werden, um eine Online-Überwachung von Biogasanlagen zu ermöglichen.
ComputerMathematik mit Maple
(2003)