Schwingquarze als Hämostase-Sensoren

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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.