pH-Messung mit hoher lateraler Auflösung zur Visualisierung von pH-Modulationen auf Sensoroberflächen mittels SECM

Abstract

Neben amperometrischen Biosensoren wurden insbesondere Sensoren beschrieben, bei denen eine als Folge einer biologischen Erkennungsreaktion erfolgende lokale Änderung des pH-Wertes als Meßsignal genutzt wird, wobei entweder konventionelle pH-Glaselektroden oder ISFETs als Transducer Anwendung finden. Allerdings erhält man so lediglich ein integrales Signal, das über die gesamten immobilisierten aktiven biologischen Erkennungselemente mittelt und nach geeigneter Kalibrierung Auskunft über die Konzentration des entsprechenden Substrates liefert. Die Detektion lokaler Modulationen des pH-Wertes kann demgegenüber zum einen Einblicke in die Homogenität des Immobilisates bzw. die lokale Verteilung der biologischen Aktivität bieten oder zum anderen zum Auslesen der Information von Multisensorarrays dienen. Um nun eine Ortsinformation von biokatalytisch induzierten pH-Modulationen zu erhalten, werden miniaturisierte pH-Sonden benötigt, wobei die erzielbare Ortsauflösung direkt mit der Sondengröße korreliert. Darüber hinaus müssen apparative Möglichkeiten geschaffen werden, solche pH-Sonden mit hoher Reproduzierbarkeit in einem definierten Abstand zu der zu untersuchenden Probenoberfläche zu positionieren, da als Folge von Diffusionsprozessen und Abfangreaktionen im Elektrolyt die H+-Aktivität vom Abstand zur Probe abhängig ist. Somit ergeben pH-Messungen bei nicht konstantem Abstand eine Faltung zwischen tatsächlicher H+-Aktivität und dem Abstand zwischen Probe und Sonde wieder, so daß eine eindeutige Messung nicht möglich ist.