Schwingquarze als Hämostase-Sensoren (PDF)

Ein austariertes Hämostase-Gleichgewicht ist für viele physiologische Prozesse essentiell.
Störungen dieses Gleichgewichts können erhebliche Komplikationen hervorrufen und sogar
tödliche Folgen haben. Eine umfangreiche und schnelle Kontrolle des gesamten Hämostase-
Systems zur frühzeitigen Erkennung und Charakterisierung drohender Störungen ist deshalb
gerade hier zwingend notwendig. Ziel der vorliegenden Dissertation war die Entwicklung
hämostaseologischer Tests unter Verwendung akustischer Sensoren. Dabei wurden
piezoelektrische Schwingquarze mit einer Resonanzfrequenz von 10 MHz zur Untersuchung
der Gerinnung, der Fibrinolyse und der Funktionsfähigkeit von Thrombozyten in Vollblut
eingesetzt.
Für die entsprechenden Tests wurden unterschiedlichste Beschichtungen der Schwingquarze
realisiert, charakterisiert und auf ihre Tauglichkeit für den jeweiligen Test geprüft. Neben
hydrophilen Beschichtungen mit Polyethylenglykolen und hydrophoben Kunststoffbeschichtungen
mit Polystyrol bzw. Polyethylen kamen auch kovalent immobilisierte Protein-
Oberflächen zum Einsatz. Auf Polyethylen-beschichteten Schwingquarzen konnten erstmals
Gerinnungszeiten modifizierter Quick-Tests in Vollblut in sehr guter Übereinstimmung zur
medizinischen Standardmethode Koagulometrie bestimmt werden. Zudem konnten auf derart
beschichteten Oberflächen hyperfibrinolytische Auflösungsprozesse von Blutgerinnseln in
Echtzeit nachgewiesen werden, wobei auch hier die Ergebnisse der Schwingquarzsensorik
sehr gut mit denen etablierter Methoden korrelieren. Untersuchungen zur Aggregations- und
Adhäsionsfähigkeit intakter Thrombozyten konnten auf der unbeschichteten Goldoberfläche
der Schwingquarzelektrode, Polystyrol-beschichteten Oberflächen sowie Oberflächen mit
kovalent gebundenem Fibrinogen in sehr guter Übereinstimmung mit der medizinischen
Routinemethode durchgeführt werden. Ebenso konnte auf diesen drei Sensorbeschichtungen
mittels Schwingquarzsensorik jeweils der schädigende Effekt von Acetylsalicylsäure auf die
Aggregation der Thrombozyten nachgewiesen werden. Alle in dieser Arbeit etablierten
hämostaseologischen Tests konnten exemplarisch auf dem im Laufe des Projektes
entwickelten mikrofluidischen Chip mit integriertem Schwingquarzsensor erfolgreich
ausgeführt werden.
Das enorme Potenzial der Schwingquarzsensorik im Bereich der hämostaseologischen
Diagnostik wird anhand der in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse deutlich. Sie stellen die
Basis zur Bearbeitung weiterer interessanter Bereiche, wie zum Beispiel dem Nachweis
einzelner Gerinnungsfaktoren oder von Fibrinogenspaltprodukten, dar.