Entwicklung und Validierung eines automatisierten DNAMikroarrays zur Detektion von ...

201 Pages·2014·14.17 MB·German

TECHNISCHE UNIVERSITT MNCHEN
Lehrstuhl fr Analytische Chemie
Institut fr Wasserchemie und Chemische Balneologie
Entwicklung und Validierung eines 
automatisierten DNA­Mikroarrays zur Detektion 
von humanpathogenen Bakterien in
Trinkwasser
Simon Donhauser
Vollständiger Abdruck der von der Fakultät fr Chemie der Technischen Universität 
Mnchen zur Erlangung des akademischen Grades eines
Doktors der Naturwissenschaften
genehmigten Dissertation.
Vorsitzender: Univ.­Prof. Dr. M. Schuster
Prfer der Dissertation:  1. Univ. ­Prof. Dr. R. Nießner
2. Univ.­Prof. Dr. M. Groll
Die Dissertation wurde am 07.03.2014 bei der Technischen Universität Mnchen 
eingereicht und durch die Fakultät fr Chemie am 08.04.2014 angenommen.

Meinen Eltern

Danksagung
Diese Arbeit entstand in der Zeit vom April 2007 bis Juni 2010 am Lehrstuhl fr
Analytische Chemie der TU Mnchen unter der Leitung von Herrn Univ. Prof. Dr.
Reinhard Nießner. Ein Teil der Arbeit wurde durch das Projekt „AQUASense“ des
BMBF gefördert. Den Menschen, die mich auf diesem Weg untersttzt haben,
möchte ich diese Seiten widmen.
Mein Dank gilt Herrn Univ.­Prof. Dr. Reinhard Nießner fr die Möglichkeit, dieses 
sehr  interessante  Projekt  durchfhren  zu  können.  Die  Bereitstellung  der  guten 
Rahmenbedingungen sowie die gute Ausstattung der Laboratorien trugen sehr zum 
Gelingen dieser Arbeit bei.
Besonders  bedanken  möchte  ich  mich  bei  Herrn  Dr.  Michael  Seidel  fr  seine 
hilfreichen Anregungen und Diskussionen, den Freiraum zur selbstständigen Arbeit 
und die produktive und zugleich angenehme Atmosphäre in seiner Arbeitsgruppe. 
Dr. Gerhard Pappert und Julius ElMasry danke ich herzlich fr die akademischen und 
nicht akademischen Diskussion sowie die kameradschaftliche Zusammenarbeit.
Den  Mitarbeitern  und  Kollegen  des  Lehrstuhles  danke  ich  an dieser  Stelle  ganz 
besonders fr das freundliche Arbeitsklima und die konstruktive Zusammenarbeit v.a. 
Dr. Christian Cervino, Dr. Carsten Kykal, Dr. Gabriele Hörnig, Agathe Szkola, Dr. 
Veronika  Langer,  Dr.  Sonja  Ott,  Sandra  Lengger,  Dr.  Klaus  Wutz,  Dr.  Clemens
Helmbrecht, Dr. Caroline Peskoller, Dr. Jimena Sauceda­Friebe und Dr. Johannes 
Schmid  möchte  ich  meine  ganz  besondere  Wertschätzung  entgegenbringen.  Dr.
Anne Wolter danke ich besonders fr die Einarbeitung und einfhrenden Erklärungen 
während der ersten Wochen am Institut.
Vielen Dank auch der IWC Weihnachtsband und dem IWC Weihnachtschor.
Herrn Sebastian Wiesemann und Julius ElMasry danke ich auf diesem Weg fr ihre 
Hilfe bei Auf­ und Umbau der Anlagen und Chips.
Meinen Praktikanten und Bachelorstudenten Wolfgang Wolter, Andreas Maier, Jens 
Buchholz, Florian Huber, Aleksei Vjunov und Stephanie Robu gebhrt ein Dank fr 
die Hilfe, die sie mir im Labor waren. 
Vielen  Dank  an  Dr.  Stefan  Jordan  fr  die  Untersttzung  bei  den  DNA ­
Konzentrationsmessungen, an Herrn Dr. Michael Bandilla von FRIZBiochem fr die 
Diskussionen zum Sondendesign, sowie an die anderen Kollegen im AQUASens
Projekt. Dem Pettenkofer Institut in Großhadern danke ich fr die Untersttzung und 
Diskussion zur EHEC­Analyse. Dr. Xaver und York Karsunke möchte ich fr die neu 
entwickelte Auswertesoftware danken.
Des Weiteren bedanke ich mich bei Herrn apl. Prof. Dr. Dietmar Knopp, PD Dr. 
Thomas Baumann, PD Dr. Christoph Haisch und Dr. Natalia Ivleva fr ihre offenen 
Ohren und fr ihre hilfreichen Tipps.
Herzlich  bedanken  möchte  ich  mich  außerdem  fr  die  Untersttzung  der 
Forscherfreunde,  Florian  Neudecker,  Dr.  Frederik  Naraschewski,  sowie  meinen 
Freunden aus der EliteAkademie.
Herzlich bedanken möchte ich mich auch bei meinen Mentoren und akademischen
Lehrern  Dr.  Grman  Paul,  Professor  Dr.  Michael  Mirow,  Professor  Dr.  Elfriede 
Nößner, Professor  Dr. Thilo Fuchs, Professor Dr. Siegfried Scherer, Professor Dr. 
Johannes Buchner und Herrn Maier.
Mein ganz besonderer und liebevoller Dank gilt meinen Eltern, meiner Schwester 
Susanne, ihrem Mann Rainer, meinem Patenkind Rosemarie und meiner guten Fee 
Alina Scripnic fr die uneingeschränkte Untersttzung in allen Phasen der Arbeit.
Außerdem  danke  ich  folgenden  Institutionen  die  durch  finanzielle  und  ideelle 
Förderung zur Ermöglichung dieser Arbeit erheblich beigetragen haben: das BMBF, 
die Hanns­Seidel­Stiftung e.V., die Carl von Linde­Akademie und die Bayerische 
EliteAkademie.
Der Huntsman Corporation danke ich fr die Bereitstellung kostenloser PEG ­Proben.
Der Adhesives  Research  GmbH  danke  ich  fr  die  Bereitstellung  kostenloser 
Klebefolien.
Ganz herzlich bedanke ich mich bei meinem Vater, Alina Scripnic, Dr. Julia Zorn, 
Dr. Gerhard Pappert, Dr. Christoph Kaiser und Julian Gronau fr das Korrekturlesen 
meiner Arbeit.
Teile der vorliegenden Arbeit wurden bereits veröffentlicht
Donhauser,  S.C.,  Niessner,  R.,  and  Seidel,  M.  (2008).  Rapid  automated 
chemiluminescence oligonucleotide microarray for the detection of human pathogens 
in liquids, e.g. drinking water. Luminescence 23, 216–217.
Donhauser, S.C., Niessner, R., and Seidel, M. (2009). Quantification of E. coli DNA 
on  a  flow­through  chemiluminescence  microarray  readout  system  after  PCR 
amplification. Anal. Sci. 25, 669–674.
Donhauser, S.C., Niessner, R., and Seidel, M. (2011). Sensitive Quantification of 
Escherichia coli O157:H7,  Salmonella enterica,  and  Campylobacter jejuni by 
combining stopped polymerase chain reaction with chemiluminescence flow­through 
DNA microarray analysis. Anal. Chem. 83, 3153–3160.

Zitate
„Wir alle stehen auf den Schultern von Riesen.“
Bernhard von Chartres
“I’d rather shoot for the stars and miss, than aim at the mud and hit every time.”
Anonymous