{"id":{"repo_id":"freiburg-diss","oai_identifier":"oai:freidok.uni-freiburg.de:1885"},"canonical_url":"https://search.dev.ndltd.org/etd/freiburg-diss/oai:freidok.uni-freiburg.de:1885","repository":{"repo_id":"freiburg-diss","name":"University of Freiburg","base_url":"https://freidok.uni-freiburg.de/oai/oai2.php"},"display":{"title":"3D-DNA-Chips : oberflächengebundene funktionelle Polymernetzwerke als Matrix für Nukleinsäure-Microarrays","abstract":"In der vorliegenden Arbeit wurden mit Hilfe von photovernetzbaren Polymeren, polymere unfunktionelle Materialen so beschichtet, dass sie als Substrate für DNA-Chips eingesetzt werden können. Die photovernetzbaren Polymere basieren auf N,N?-Dimethylacrylamid als Monomer und sind über radikalische Polymerisation hergestellt worden. Indem geeignete Monomere copolymerisiert werden, können Ladungen, reaktive oder hydrophobe Gruppen eingeführt worden. Benzophenonhaltige Monomere sorgen dafür, dass die Polymere als Film auf polymeren Substraten vernetzt werden können. Der Quellgrad der resultierenden Gele kann über die Zahl der photovernetzbaren Gruppen gezielt eingestellt werden. Die Polymere sind spektroskopisch hinsichtlich der gewünschten Funktionalität charakterisiert worden. Die polymeren Substrate sind tauchbeschichtet worden, wobei untersucht worden ist, wie Parameter wie die Konzentration, das Lösungsmittel oder die Zuggeschwindigkeit mit den Schichtdicken und Morphologien der Polymerfilme zusammen hängen. Die Analyse der Filme über Röntgenreflektometrie, Ellipsometrie oder AFM, konnte zeigen, dass homogene Filme mit kontrollierter Morphologie abgeschieden werden können. Das entwickelte Konzept, erlaubt organische Filme aufzubauen, die wiederum aus Multilagen einzelner Polymerschichten bestehen. Dabei kann die Zahl der Einzelschichten, die jeweilige Schichtdicke und Schichtabfolge willkürlich gewählt werden. Der regelmäßige Aufbau der Polymermultilagen konnte auch direkt mit Hilfe von Röntgenreflektometrie belegt werden. Die Kinetik der Photoreaktion und die Zahl der Benzophenongruppen ist bestimmt worden, um das Quellverhalten der Netzwerke quantitativ auswerten zu können. Ein Ziel der Arbeit war es auch, zu überprüfen, ob die entwickelten DNA-Chips konventionellen medium-density DNA-Microarrays hinsichtlich der Flexibilität der Anwendungen und der Eigenschaften überlegen sind. Um die Signalintensität zu steigern, müssen die Sondenmoleküle in einem quellfähigen dreidimensionalen Netzwerk immobilisiert sein. Es konnte gezeigt werden, dass die Porengröße über die Zahl der photoreaktiven Gruppen gesteuert werden kann und dass die experimentellen Ergebnisse mit Hilfe der Flory-Rehner-Theorie zum Quellverhalten von Gelen theoretisch beschrieben werden können. Experimenten zum Quellverhalten der Gele und zur Diffusion von Oligonukleotiden in Gelen konnte belegen, dass Polymere mit einem Anteil von 1% photoreaktiver Gruppen formstabile Gele bilden, deren Porengröße ausreichend groß ist, so dass Oligonukleotide ungehindert diffundieren können und dass das Quellverhalten der Gele durch die verwendeten Printpuffer nicht beeinflusst wird. Der Vergleich des Quellverhaltens von oberflächengebundenen Gelen und von freien in drei Raumrichtungen quellenden Gelen zeigt, wie die Bindung zu einer Oberfläche die Quellfähigkeit beeinflusst. Der Effekt der Oberfläche konnte mit einem auf der Flory-Rehner-Theorie basierenden Skalierungsgesetz erfasst werden. Die beschichteten Substrate sind im Kontaktdruckverfahren nach der ex-situ-Methode eingesetzt worden, um DNA-Microarrays herzustellen. Die niedrige Hintergrundfluoreszenz der beschichteten DNA-Chips gewährleistete ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis. Durch die systematische Variation von Oberflächeneigenschaften, Sonden und Puffersystem, ist zunächst an einem Oligonukleotidsystem quantitativ untersucht worden, wie die Oberflächeneigenschaften die Hybridisierungseffizienz oder die Druck-Qualität beeinflussen. Eines der wichtigsten Ergebnisse ist, dass die Menge der gebundenen Oligonukleotide bei den quellfähigen Oberflächen über die Konzentration der gedruckten Sonden gesteuert werden kann. Die Menge der detektierten Oligonukleotide steigt im Gegensatz zu nicht-quellfähigen Oberflächen linear mit der Konzentration der Sonden an. Mikrostrukturierte DNA-Polymerkonjugate konnten in einem Schritt hergestellt werden, indem eine Lösung des photovernetzbaren Polymers und der DNA-Sonden gedruckt wird. Anstelle komplett beschichteter Oberflächen, werden Geltropfen erhalten, die bereits die Sondenmoleküle in der gewünschten Konzentration enthalten. In einem Schritt werden sowohl die Polymere auf der Oberfläche gebunden als auch die Sonden in dem Netzwerk fixiert. Die Oberflächen, die sich anhand der Testarrays als erfolgreich erwiesen haben sind auch in praktischen Anwendungen zu genmodifizierten Organismen (GMO) und zur Genexpression (GE) getestet worden. Bei beiden Chipsorten konnte eine erhöhte integrale Signalintensität erreicht werden. Insbesondere Oberflächen mit aminoreaktiven Gruppen oder gut quellfähige Oberflächen führen dazu, dass deutlich mehr Analytmoleküle detektiert werden können. Die Effekte müssen jedoch je nach Sonde und Oberfläche differenziert betrachtet werden, so dass es gelingt, das Druckbild und die Signalintensität für die jeweilige Anwendung zu optimieren.","abstract_html":"In der vorliegenden Arbeit wurden mit Hilfe von photovernetzbaren Polymeren, polymere unfunktionelle Materialen so beschichtet, dass sie als Substrate für DNA-Chips eingesetzt werden können. Die photovernetzbaren Polymere basieren auf N,N?-Dimethylacrylamid als Monomer und sind über radikalische Polymerisation hergestellt worden. Indem geeignete Monomere copolymerisiert werden, können Ladungen, reaktive oder hydrophobe Gruppen eingeführt worden. Benzophenonhaltige Monomere sorgen dafür, dass die Polymere als Film auf polymeren Substraten vernetzt werden können. Der Quellgrad der resultierenden Gele kann über die Zahl der photovernetzbaren Gruppen gezielt eingestellt werden. Die Polymere sind spektroskopisch hinsichtlich der gewünschten Funktionalität charakterisiert worden. Die polymeren Substrate sind tauchbeschichtet worden, wobei untersucht worden ist, wie Parameter wie die Konzentration, das Lösungsmittel oder die Zuggeschwindigkeit mit den Schichtdicken und Morphologien der Polymerfilme zusammen hängen. 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Um die Signalintensität zu steigern, müssen die Sondenmoleküle in einem quellfähigen dreidimensionalen Netzwerk immobilisiert sein. Es konnte gezeigt werden, dass die Porengröße über die Zahl der photoreaktiven Gruppen gesteuert werden kann und dass die experimentellen Ergebnisse mit Hilfe der Flory-Rehner-Theorie zum Quellverhalten von Gelen theoretisch beschrieben werden können. Experimenten zum Quellverhalten der Gele und zur Diffusion von Oligonukleotiden in Gelen konnte belegen, dass Polymere mit einem Anteil von 1% photoreaktiver Gruppen formstabile Gele bilden, deren Porengröße ausreichend groß ist, so dass Oligonukleotide ungehindert diffundieren können und dass das Quellverhalten der Gele durch die verwendeten Printpuffer nicht beeinflusst wird. Der Vergleich des Quellverhaltens von oberflächengebundenen Gelen und von freien in drei Raumrichtungen quellenden Gelen zeigt, wie die Bindung zu einer Oberfläche die Quellfähigkeit beeinflusst. Der Effekt der Oberfläche konnte mit einem auf der Flory-Rehner-Theorie basierenden Skalierungsgesetz erfasst werden. Die beschichteten Substrate sind im Kontaktdruckverfahren nach der ex-situ-Methode eingesetzt worden, um DNA-Microarrays herzustellen. Die niedrige Hintergrundfluoreszenz der beschichteten DNA-Chips gewährleistete ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis. Durch die systematische Variation von Oberflächeneigenschaften, Sonden und Puffersystem, ist zunächst an einem Oligonukleotidsystem quantitativ untersucht worden, wie die Oberflächeneigenschaften die Hybridisierungseffizienz oder die Druck-Qualität beeinflussen. Eines der wichtigsten Ergebnisse ist, dass die Menge der gebundenen Oligonukleotide bei den quellfähigen Oberflächen über die Konzentration der gedruckten Sonden gesteuert werden kann. Die Menge der detektierten Oligonukleotide steigt im Gegensatz zu nicht-quellfähigen Oberflächen linear mit der Konzentration der Sonden an. 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Die Analyse der Filme über Röntgenreflektometrie, Ellipsometrie oder AFM, konnte zeigen, dass homogene Filme mit kontrollierter Morphologie abgeschieden werden können. Das entwickelte Konzept, erlaubt organische Filme aufzubauen, die wiederum aus Multilagen einzelner Polymerschichten bestehen. Dabei kann die Zahl der Einzelschichten, die jeweilige Schichtdicke und Schichtabfolge willkürlich gewählt werden. Der regelmäßige Aufbau der Polymermultilagen konnte auch direkt mit Hilfe von Röntgenreflektometrie belegt werden. Die Kinetik der Photoreaktion und die Zahl der Benzophenongruppen ist bestimmt worden, um das Quellverhalten der Netzwerke quantitativ auswerten zu können. Ein Ziel der Arbeit war es auch, zu überprüfen, ob die entwickelten DNA-Chips konventionellen medium-density DNA-Microarrays hinsichtlich der Flexibilität der Anwendungen und der Eigenschaften überlegen sind. Um die Signalintensität zu steigern, müssen die Sondenmoleküle in einem quellfähigen dreidimensionalen Netzwerk immobilisiert sein. Es konnte gezeigt werden, dass die Porengröße über die Zahl der photoreaktiven Gruppen gesteuert werden kann und dass die experimentellen Ergebnisse mit Hilfe der Flory-Rehner-Theorie zum Quellverhalten von Gelen theoretisch beschrieben werden können. Experimenten zum Quellverhalten der Gele und zur Diffusion von Oligonukleotiden in Gelen konnte belegen, dass Polymere mit einem Anteil von 1% photoreaktiver Gruppen formstabile Gele bilden, deren Porengröße ausreichend groß ist, so dass Oligonukleotide ungehindert diffundieren können und dass das Quellverhalten der Gele durch die verwendeten Printpuffer nicht beeinflusst wird. Der Vergleich des Quellverhaltens von oberflächengebundenen Gelen und von freien in drei Raumrichtungen quellenden Gelen zeigt, wie die Bindung zu einer Oberfläche die Quellfähigkeit beeinflusst. Der Effekt der Oberfläche konnte mit einem auf der Flory-Rehner-Theorie basierenden Skalierungsgesetz erfasst werden. Die beschichteten Substrate sind im Kontaktdruckverfahren nach der ex-situ-Methode eingesetzt worden, um DNA-Microarrays herzustellen. Die niedrige Hintergrundfluoreszenz der beschichteten DNA-Chips gewährleistete ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis. Durch die systematische Variation von Oberflächeneigenschaften, Sonden und Puffersystem, ist zunächst an einem Oligonukleotidsystem quantitativ untersucht worden, wie die Oberflächeneigenschaften die Hybridisierungseffizienz oder die Druck-Qualität beeinflussen. Eines der wichtigsten Ergebnisse ist, dass die Menge der gebundenen Oligonukleotide bei den quellfähigen Oberflächen über die Konzentration der gedruckten Sonden gesteuert werden kann. Die Menge der detektierten Oligonukleotide steigt im Gegensatz zu nicht-quellfähigen Oberflächen linear mit der Konzentration der Sonden an. Mikrostrukturierte DNA-Polymerkonjugate konnten in einem Schritt hergestellt werden, indem eine Lösung des photovernetzbaren Polymers und der DNA-Sonden gedruckt wird. Anstelle komplett beschichteter Oberflächen, werden Geltropfen erhalten, die bereits die Sondenmoleküle in der gewünschten Konzentration enthalten. In einem Schritt werden sowohl die Polymere auf der Oberfläche gebunden als auch die Sonden in dem Netzwerk fixiert. Die Oberflächen, die sich anhand der Testarrays als erfolgreich erwiesen haben sind auch in praktischen Anwendungen zu genmodifizierten Organismen (GMO) und zur Genexpression (GE) getestet worden. Bei beiden Chipsorten konnte eine erhöhte integrale Signalintensität erreicht werden. Insbesondere Oberflächen mit aminoreaktiven Gruppen oder gut quellfähige Oberflächen führen dazu, dass deutlich mehr Analytmoleküle detektiert werden können. Die Effekte müssen jedoch je nach Sonde und Oberfläche differenziert betrachtet werden, so dass es gelingt, das Druckbild und die Signalintensität für die jeweilige Anwendung zu optimieren.","The present work describes the preparation of DNA-chips based via the coating of polymeric substrates with functional photo-cross-linkable polymers. The polymers are based on the monomer N,N?-dimethyl acryl amide and synthesised via radical polymerisation. Negative or positive charges, hydrophobic or reactive groups can be incorporated by copolymerisation of suitable monomers. Benzophenon containing monomers are used for cross-linking the polymers and fixing the film on the substrate. The degree of swelling can be controlled by the number of photo-reactive groups. The synthesised polymers are characterised spectroscopically with respect to the functional groups. The polymeric substrates are coated via dip coating and the influence of parameters such as concentration, solvent or dipping speed on the layer thickness or morphology have been determined. The analysis of the films via x-ray reflectometry, ellipsometry or AFM has been shown, that homogenous films with controlled roughness have been prepared. The developed concept allows to building up multilayered organic films. The thickness of each single layer, the total number and sequence of layers can be controlled independently. The regular built-up of the polymeric multilayers has been proved by x-ray reflectometry. The kinetic of the photoreaction and the number of benzophenone groups has been measured, in order to quantitatively determine the swelling behaviour. One aim of the work was also to check, whether the Chips are superior to conventional medium density micro-arrays regarding the flexibility of the preparation and their properties. In order to increase the signal intensity, the probe molecules have to be immobilised in a three dimensional network. It has been shown, that the pore size can be controlled the number of photo-reactive groups and that the swelling behaviour can be described theoretically accordingly to the Flory-Rehner-theory. Experiments correlating the swelling behaviour with the diffusion of oligonucleotides in the network show, that polymers containing 1% photo-reactive groups are forming gels with sufficient pore size and that oligonucleotides can diffuse without hindrance in the gel. If one compares the swelling of surface attached gels with the swelling of macroscopic gels the influence of the confinement can been determined, which can be explained with a scaling law based on the Flory-Rehner-theory. The coated substrates are prepared by the contact printing according to the ex-situ method. The low background fluorescence of the coated chips ensured a good signal-to-noise ratio. By systematically varying the surface properties, the probes and the buffer system the influence on the hybridisation efficiency or printing properties has been studied quantitatively. One of the most important results is, that for surface coated chips the amount of nucleotide targets being bound can be controlled by concentration of probes in contrast to non-swellable surface, where this property cannot be achieved. Micro-structured DNA-polymer conjugates have been prepared in a one-step synthesis, by printing a solution of DNA-probes and photo-cross-linkable polymers. Instead of completely coated substrates, one obtains gel droplets containing DNA-probes with the desired concentration. By UV-irradiation the probes are immobilised and the gel droplets are fixed on the substrate. Those surfaces, which were successfully screened in oligonucleotide arrays are now tested in practical application such as genetically modified organisms (GMO) and gene expression (GE). For both kind of chips it has been achieved to realise an increased signal intensity. Especially amino-reactive groups or swellable surfaces increase the amount of detectable analyte molecules. The effects have to be differentiated regarding the type of probe and the surface, in order to optimise the signal intensity for a certain application."]},{"key":"dc:format.medium","label":"Dc Format Medium","values":["application/pdf"]},{"key":"dc:title","label":"Title","values":["3D-DNA-Chips : oberflächengebundene funktionelle Polymernetzwerke als Matrix für Nukleinsäure-Microarrays","3D-DNA-Chips : surface attached functional polymer networks as matrix for nucleic acid microarrays"]}]}],"canonical_facts":{"dc:contributor":["Rühe, Jürgen"],"dc:creator":["Freidank, Daniel"],"dc:description.abstract":["In der vorliegenden Arbeit wurden mit Hilfe von photovernetzbaren Polymeren, polymere unfunktionelle Materialen so beschichtet, dass sie als Substrate für DNA-Chips eingesetzt werden können. Die photovernetzbaren Polymere basieren auf N,N?-Dimethylacrylamid als Monomer und sind über radikalische Polymerisation hergestellt worden. Indem geeignete Monomere copolymerisiert werden, können Ladungen, reaktive oder hydrophobe Gruppen eingeführt worden. Benzophenonhaltige Monomere sorgen dafür, dass die Polymere als Film auf polymeren Substraten vernetzt werden können. Der Quellgrad der resultierenden Gele kann über die Zahl der photovernetzbaren Gruppen gezielt eingestellt werden. Die Polymere sind spektroskopisch hinsichtlich der gewünschten Funktionalität charakterisiert worden. Die polymeren Substrate sind tauchbeschichtet worden, wobei untersucht worden ist, wie Parameter wie die Konzentration, das Lösungsmittel oder die Zuggeschwindigkeit mit den Schichtdicken und Morphologien der Polymerfilme zusammen hängen. Die Analyse der Filme über Röntgenreflektometrie, Ellipsometrie oder AFM, konnte zeigen, dass homogene Filme mit kontrollierter Morphologie abgeschieden werden können. Das entwickelte Konzept, erlaubt organische Filme aufzubauen, die wiederum aus Multilagen einzelner Polymerschichten bestehen. Dabei kann die Zahl der Einzelschichten, die jeweilige Schichtdicke und Schichtabfolge willkürlich gewählt werden. Der regelmäßige Aufbau der Polymermultilagen konnte auch direkt mit Hilfe von Röntgenreflektometrie belegt werden. Die Kinetik der Photoreaktion und die Zahl der Benzophenongruppen ist bestimmt worden, um das Quellverhalten der Netzwerke quantitativ auswerten zu können. Ein Ziel der Arbeit war es auch, zu überprüfen, ob die entwickelten DNA-Chips konventionellen medium-density DNA-Microarrays hinsichtlich der Flexibilität der Anwendungen und der Eigenschaften überlegen sind. Um die Signalintensität zu steigern, müssen die Sondenmoleküle in einem quellfähigen dreidimensionalen Netzwerk immobilisiert sein. Es konnte gezeigt werden, dass die Porengröße über die Zahl der photoreaktiven Gruppen gesteuert werden kann und dass die experimentellen Ergebnisse mit Hilfe der Flory-Rehner-Theorie zum Quellverhalten von Gelen theoretisch beschrieben werden können. Experimenten zum Quellverhalten der Gele und zur Diffusion von Oligonukleotiden in Gelen konnte belegen, dass Polymere mit einem Anteil von 1% photoreaktiver Gruppen formstabile Gele bilden, deren Porengröße ausreichend groß ist, so dass Oligonukleotide ungehindert diffundieren können und dass das Quellverhalten der Gele durch die verwendeten Printpuffer nicht beeinflusst wird. Der Vergleich des Quellverhaltens von oberflächengebundenen Gelen und von freien in drei Raumrichtungen quellenden Gelen zeigt, wie die Bindung zu einer Oberfläche die Quellfähigkeit beeinflusst. Der Effekt der Oberfläche konnte mit einem auf der Flory-Rehner-Theorie basierenden Skalierungsgesetz erfasst werden. Die beschichteten Substrate sind im Kontaktdruckverfahren nach der ex-situ-Methode eingesetzt worden, um DNA-Microarrays herzustellen. Die niedrige Hintergrundfluoreszenz der beschichteten DNA-Chips gewährleistete ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis. Durch die systematische Variation von Oberflächeneigenschaften, Sonden und Puffersystem, ist zunächst an einem Oligonukleotidsystem quantitativ untersucht worden, wie die Oberflächeneigenschaften die Hybridisierungseffizienz oder die Druck-Qualität beeinflussen. Eines der wichtigsten Ergebnisse ist, dass die Menge der gebundenen Oligonukleotide bei den quellfähigen Oberflächen über die Konzentration der gedruckten Sonden gesteuert werden kann. Die Menge der detektierten Oligonukleotide steigt im Gegensatz zu nicht-quellfähigen Oberflächen linear mit der Konzentration der Sonden an. Mikrostrukturierte DNA-Polymerkonjugate konnten in einem Schritt hergestellt werden, indem eine Lösung des photovernetzbaren Polymers und der DNA-Sonden gedruckt wird. Anstelle komplett beschichteter Oberflächen, werden Geltropfen erhalten, die bereits die Sondenmoleküle in der gewünschten Konzentration enthalten. In einem Schritt werden sowohl die Polymere auf der Oberfläche gebunden als auch die Sonden in dem Netzwerk fixiert. Die Oberflächen, die sich anhand der Testarrays als erfolgreich erwiesen haben sind auch in praktischen Anwendungen zu genmodifizierten Organismen (GMO) und zur Genexpression (GE) getestet worden. Bei beiden Chipsorten konnte eine erhöhte integrale Signalintensität erreicht werden. Insbesondere Oberflächen mit aminoreaktiven Gruppen oder gut quellfähige Oberflächen führen dazu, dass deutlich mehr Analytmoleküle detektiert werden können. Die Effekte müssen jedoch je nach Sonde und Oberfläche differenziert betrachtet werden, so dass es gelingt, das Druckbild und die Signalintensität für die jeweilige Anwendung zu optimieren.","The present work describes the preparation of DNA-chips based via the coating of polymeric substrates with functional photo-cross-linkable polymers. The polymers are based on the monomer N,N?-dimethyl acryl amide and synthesised via radical polymerisation. Negative or positive charges, hydrophobic or reactive groups can be incorporated by copolymerisation of suitable monomers. Benzophenon containing monomers are used for cross-linking the polymers and fixing the film on the substrate. The degree of swelling can be controlled by the number of photo-reactive groups. The synthesised polymers are characterised spectroscopically with respect to the functional groups. The polymeric substrates are coated via dip coating and the influence of parameters such as concentration, solvent or dipping speed on the layer thickness or morphology have been determined. The analysis of the films via x-ray reflectometry, ellipsometry or AFM has been shown, that homogenous films with controlled roughness have been prepared. The developed concept allows to building up multilayered organic films. The thickness of each single layer, the total number and sequence of layers can be controlled independently. The regular built-up of the polymeric multilayers has been proved by x-ray reflectometry. The kinetic of the photoreaction and the number of benzophenone groups has been measured, in order to quantitatively determine the swelling behaviour. One aim of the work was also to check, whether the Chips are superior to conventional medium density micro-arrays regarding the flexibility of the preparation and their properties. In order to increase the signal intensity, the probe molecules have to be immobilised in a three dimensional network. It has been shown, that the pore size can be controlled the number of photo-reactive groups and that the swelling behaviour can be described theoretically accordingly to the Flory-Rehner-theory. Experiments correlating the swelling behaviour with the diffusion of oligonucleotides in the network show, that polymers containing 1% photo-reactive groups are forming gels with sufficient pore size and that oligonucleotides can diffuse without hindrance in the gel. If one compares the swelling of surface attached gels with the swelling of macroscopic gels the influence of the confinement can been determined, which can be explained with a scaling law based on the Flory-Rehner-theory. The coated substrates are prepared by the contact printing according to the ex-situ method. The low background fluorescence of the coated chips ensured a good signal-to-noise ratio. By systematically varying the surface properties, the probes and the buffer system the influence on the hybridisation efficiency or printing properties has been studied quantitatively. One of the most important results is, that for surface coated chips the amount of nucleotide targets being bound can be controlled by concentration of probes in contrast to non-swellable surface, where this property cannot be achieved. Micro-structured DNA-polymer conjugates have been prepared in a one-step synthesis, by printing a solution of DNA-probes and photo-cross-linkable polymers. Instead of completely coated substrates, one obtains gel droplets containing DNA-probes with the desired concentration. By UV-irradiation the probes are immobilised and the gel droplets are fixed on the substrate. Those surfaces, which were successfully screened in oligonucleotide arrays are now tested in practical application such as genetically modified organisms (GMO) and gene expression (GE). 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