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Mikrotiterplatten kann man als eines der Standardformate im biologischen Labor bezeichnen. In ihnen werden Zellen inkubiert und biologische Test durchgeführt. Einige Testverfahren werten optische Eigenschaften des Flüssigen Inhalts von Mikrotiterplatten aus.  Licht strahlt durch die Vertiefungen in der Platte und wird von zum Beispiel Zellen oder Farbstoffen in den Vertiefungen absorbiert. Ein Farbstoff absorbiert Licht in einer für diesen Farbstoff typischen Farbe / Wellenlänge. Licht anderer Farben durchdringen ihn fast ungehindert. Damit wird eine weitgehend spezifische Auswertung durch das durchstrahlende Licht dann, wenn es eine definierte Wellenlänge besitzt.

Das Licht der Sonne oder der Glühlampe enthält Licht vieler unterschiedlicher Farben / Wellenlängen. Es lässt sich mit einem Prisma in seine einzelnen Farben aufspalten. Licht, das solche Eigenschaften besitzt, bezeichnet man als „polychromatisch“. Wellenlängenreines Licht bezeichnet man als „monochromatisch“.

Analytische Arbeiten erfordern vielfach monochromatisches Licht. Man kann es durch die Unterdrückung aller unerwünschten Bestandteile mittels Filter, durch eine aufwendige Anordnung mithilfe von Lichtbrechung (im Prisma, am Gitter …) erzeugen. Die Ausbeute des verbleibenden nutzbaren monochromatischen Lichts ist dann gering.

Die Erfindung der lichtemittierenden Diode (LED) führte zu Lichtquellen, die oftmals natürlicher Weise (physikalisch bedingt)monochromatisch sind. Das menschliche Auge nimmt Licht in einem Wellenlängenbereich von etwa 400 bis 750 nm wahr.

UV_LED_Spektrum

Das Spektrum der UV-LED zeigt einen eingipfligen  Verlauf mit sehr steilen Flanken. Es handelt sich also um monochromatisches Licht.

Die Messung erfolgte „freihändig“ mit einem Spektrometer, das eine Wellenlängenauflösung von 5 bis 7 nm bei einer Intensitätsauflösung von 16 Bit besitzt. Der vorgeblich flache Gipfel des Maximums ist also in der Überschreitung der maximal darstellbaren Zahl, die etwa bei 64000 liegt begründet und nicht etwa eine Eigenheit der LED.

LED_Quali_Handling

Das Licht der zu prüfenden LED fällt auf den Eingangsspalt des Spektrometerchips und wird dort von einem Prisma auf eine Fotozeile gebrochen.

Spektrum_LED_Altrosa

Das Licht einer altrosafarbenen LED ist offensichtlich nicht monochromatisch und zeigt Maxima bei 450 und 660 nm.

Zur Überprüfung der Wellenlängenrichtigkeit des Testaufbaus dienten zwei Fotometerfilter mit definierten Durchlasswellenlängen.

Referenzfiltermessungen

Bei allen Messungen sorgt das nicht abgeschirmte polychromatische Umgebungslicht für einen Signalhintergrund von etwa 8500 Counts. Die Referenzfilter lassen nur wenig Licht durch, weshalb die absolute Höhe der Maxima eher gering ist. Die Lage und Breite der Maxima stimmt jedoch exakt mit der Erwartung überein.  Damit ist der Messaufbau als tauglich qualifiziert.

UeberlagerteSpektren

Die Abbildung zeigt die überlagerten Spektren einer Anzahl unterschiedlicher LEDs. Obwohl 2 der LEDs nach Verkäuferangaben eine Emissionswellenlänge von 450 nm zeigen sollten, bestätigen die Messungen diese Behauptung nicht. Helle (superbright) LEDs mit einer Wellenlänge von 450 nm sind für den Gebrauchswert des geplanten Fotometers essentiell, da der meistverwendete Farbstoff im ELISA – das TMB – genau bei 450 nm sein Absorptionsmaximum besitzt. Damit stellt die erfolgreiche Suche nach diesen LEDs die Voraussetzung für eine sinnvolle Fortsetzung der Arbeiten dar.

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