Rasterkraftmikroskop

• Subject Area: Basic Research in Biology and Medicine
• Term: Funded in 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 213621379

• Final Report Year: 2015

Final Report Abstract

Das beschaffte Rasterkraftmikroskop (im Folgenden SFM genannt) besticht durch seine hervorragende Abstimmung auf biologische Fragestellungen sowie auf undurchsichtige Proben. Mit Hilfe eines speziellen Modus des SFMs konnten Biofilme ohne lateralen Krafteintrag abgebildet werden. Dadurch konnte ein Abscheren des empfindlichen Biofilms vom Substrat vermieden werden. Zudem bestand somit die Möglichkeit elastische Eigenschaften der Bakterien zu untersuchen. Es zeigte sich, dass die Elastizität der Bakterien als Funktion der Umgebungsbedingungen wie pH und Ionenstärke variiert. Hier konnten mit Hilfe des SFMs in einem ersten Schritt die Bakterien zerstörungsfrei auf der Unterlage in hoher Auflösung lokalisiert werden, um dann ortsgetreu in der Zellmitte die Messung durchzuführen. Die sehr stabile Messmethodik des Gerätes erlaubt hier eine hohe Anzahl an ortsgetreuen Messungen und damit eine sehr gute Statistik. Des Weiteren konnte im Rahmen der Mikrostrukturierung von Titanoberflächen (Mikrofräsen) und anschließender SFM-Abbildung gezeigt werden, dass die Abnutzung des verwendeten Fräswerkzeuges einen Einfluss auf die Oberflächenrauheit zeigt. Durch die dreidimensionale, hoch aufgelöste Darstellung sowie die Kombination von SFM und Top View Optik konnte zielgerecht eine Mikrostruktur angesteuert und abgebildet werden. Hierbei wurde durch die Kombination mit der Top View Optik, speziell für undurchsichtige Proben, die Mikrostruktur zu Beginn und zum Ende des Mikrofräsprozesses abgebildet. Somit konnte die Abnutzung des Fräskopfes im Verlauf der Bearbeitung an Hand der Oberflächenrauheit (liegt im Nanometerbereich) identifiziert werden. Im Allgemeinen dient das SFM zudem der Abbildung von Oberflächenstrukturen, Mikroorganismen oder an der Oberfläche adsorbierten Substanzen.

Publications

• The scanning force microscope in bacterial cell investigations Phys. Status Solidi A 210 (5) (2013)
  Müller, Ziegler
  
• Novel Materials for Biofilm Reactors and their Characterization. Adv Biochem Eng Biotechnol 146 (2014)
  Müller et al.
  
• Werkzeug-Werkstück-Interaktion beim Mikrofräsen. wt Werkstattstechnik online Jahrgang 104 (2014) H. 9
  Bohley et al.
  
• Cleaning of titanium substrates after application in a bioreactor. Biointerphases 10, 019007 (2015)
  Fingerle et al.
  
• Nanomechanical properties of the sea-water bacterium Paracoccus seriniphilus - A scanning force microscopy approach. Biointerphases 10, 019004 (2015)
  Davoudi et al.