Neu, Björn: Alpha-Dispersion sowie Adsorption und Depletion neutraler und geladener Makromoleküle - Untersuchungen an Blutzellen

Zusammenfassung

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung dielektrischer Eigenschaften von Blutzellen und deren Wechselwirkung mit Polymeren.

Im ersten Teil wurde die Elektrorotation von Glutaraldehyd-fixierten Erythrozyten im Frequenzbereich von 16 Hz bis 33 MHz untersucht. Die Rotationsspektren wurden bei unterschiedlichen äußeren Leitfähigkeit (1,0 mS/m bis 18,5 mS/m) aufgenommen. Zwischen 16 Hz und 1 kHz zeigten die fixierten Erythrozyten eine Rotation parallel zur Feldrichtung mit einer maximalen Rotationsgeschwindigkeit zwischen 30 Hz und 70 Hz. Die Position war nahezu unabhängig von der Ionenstärke. Bei 3,5 mS/m erreicht die Rotationsgeschwindigkeit ein Maximum. In einem weiteren Schritt erfolgte die Aufnahme der Elektrorotationsspektren in Abhängigkeit von der Oberflächenladung. Dazu wurden die Erythrozyten vor der Fixierung mit Neuraminidase behandelt. Die Reduktion der Oberflächenladung ging mit einer deutlichen Reduktion der Rotationsgeschwindigkeit einher, wobei die Frequenz maximaler Rotation unbeeinflußt blieb. Diese experimentellen Resultate sind konsistent mit einer erst kürzlich entwickelten Theorie [ 58 ] und zeigen, daß die Elektrorotation im niederfrequenten Bereich durch die Oberflächenladung und -leitfähigkeit bestimmt werden.

Von Formaldehyd-fixierten Thrombozyten wurden Elektrorotationsspektren im Frequenzbereich von 16 Hz bis 33 MHz bei äußeren Leitfähigkeiten zwischen 0,7 mS/m und 16 mS/m aufgenommen. Ab einer externen Leitfähigkeit von 3,1 mS/m und unterhalb von 1 kHz konnte ebenfalls eine deutliche Rotation in Feldrichtung beobachtet werden. Zur Interpretation der Daten wurde ein theoretisches Modell weiterentwickelt, welches die innere vesikuläre Struktur der Thrombozyten berücksichtigt, und mit dem niederfrequenten Modell zur Elektrorotation superponiert. Es konnte gezeigt werden, daß die Daten mit diesem Modell konsistent sind.

In Lösungen von Dextran unterschiedlicher Molekulargewichte und Konzentrationen wurde sowohl die elektrophoretische Mobilität als auch Elektrorotation von fixierten Erythrozyten untersucht. Anhand der Mobilitäten konnten Dextran-Depletionschicht-dicken zwischen 4,4 nm in Dextran mit 71 kDa und 18,2 nm mit 2400 kDa bestimmt werden. Die Elektrorotationsspektren zeigten im niederfrequenten Bereich in den Lösungen mit höhermolekularem Dextran (464 kDa und 2400 kDa) eine relativ zur Viskosität zu hohe Rotationsgeschwindigkeit. Ab einer Feldfrequenz um 100 kHz war die Reduktion der Geschwindigkeit mit der erhöhten Viskosität wieder konsistent. Dieses Verhalten bestätigt, daß im niederfrequenten Bereich die Elektrorotations-spektren der Erythrozyten durch einen elektroosmotischen Beitrag zum Drehmoment bestimmt werden. Gleichzeitig zeigen die Ergebnisse, daß es möglich ist mit Elektrorotation Depletion von Makromolekülen nachzuweisen.

Messungen der elektrophoretischen Mobilität von nativen Erythrozyten wurden in Lösungen mit dem Polyelektrolyten Polystyrensulfonat in Anhängigkeit vom Molekulargewicht (40 kDa bis 2613 kDa) und der Salzkonzentration (15 mM bis 200 mM NaCl) durchgeführt. Es zeigte sich, daß das Polymer zum einen reversibel adsorbiert und zum anderen einen deutlichen Depletioneffekt herbeiführt. Die Mobilität scheint nahezu unabhängig von der Viskosität der Polystyrenesulfonat-Lösungen zu sein. Gleichzeitig verdeutlichten die Ergebnisse die Möglichkeit die Adsorption und Depletion von Polyelektrolyten mit Elektrophorese zu quantifizieren.

Im letzten Teil der Arbeit wurde die konsekutive Adsorption von Polyektrolyten mit entgegegesetzen Vorzeichen an fixierten Erythrozyten entwickelt. Durch anschließendes Behandeln der beschichteten Erythrozyten mit einer proteinspaltenden Lösung konnten die Erythrozyten aufgelöst werden ohne die Polyelektrolytschicht zu zerstören. Das Resultat waren Polyelektrolytkapseln in Form von Erythrozyten.


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Tue May 18 19:05:39 1999