Detection of fluorescence-labeled DNA with in-plane organic optoelectronic devices

We present a system efficiency analysis of a monolithic integrated organic optoelectronic unit for the detection of fluorescence labeled single-stranded DNA (ssDNA) for veterinary disease testing. The side-by-side integration of an organic light emitting diode (OLED) and an organic photodetector (OPD) with 0.5 mm by 0.5 mm device sizes has the potential to enable compact and low-cost fluorescence point-of-care (POC) devices for decentral multiplex biomedical testing. Here, we used two 6-FAM and BHQ1 labeled complementary ssDNA strands to form the Förster resonance transfer (FRET) upon the hybridization of the DNA. In this work we successfully show ssDNA hybridization sensing with samples diluted in TE buffer and investigate the detection of covalently bound 6-FAM-ssDNA on a glass surface for multiplex biomarker measurements

Gamifizierte Augmented Reality-Anwendungen im Tourismuskontext: Ein Literaturreview zu Gestaltungsansätzen, Chancen und Risiken

Der Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) im Tourismus gewinnt zunehmend an Relevanz und es erwachsen immer neue und innovative Forschungsrichtungen. Der Einsatz von Augmented Reality (AR) im IKT-gestützten Tourismus stellt so ein neues Forschungsfeld dar, dessen überwiegender Teil der Literatur folglich noch sehr jung ist. Eine wichtige Rolle beim motivationalen und pädagogischen Design solcher Anwendungen nimmt das Konzept Gamification ein. Durch die systematische Einbindung spieltypischer Elemente soll dabei eine höhere Partizipation von Tourist*innen und die Steigerung von Lernerfolgen im Bereich des Kulturerbetourismus erreicht werden. Dieser Artikel hat zum Ziel, den State of the art gamifizierter AR-Anwendungen, Möglichkeiten sowie Chancen und Risiken von Gamification im Tourismuskontext unter Anwendung von AR-Technologie mit dem Schwerpunkt auf der Präsentation von kulturellem Erbe, aufzuzeigen. Die Ergebnisse basieren auf einer Literaturrecherche in der Fachdatenbank Scopus und bilden im Rahmen der Nachwuchsforschungsgruppe HistStadt4D eine Grundlage für die Entwicklung einer gamifizierten AR-Anwendung für Tourist*innen am Beispiel des Dresdner Zwingers. [... aus der Einleitung

Manipulation von DNA-Molekülen an Ultramikroelektroden-Arrays

Die Verbreitung und routinemäßige Nutzung von Mikroarrays nimmt in der biochemischen und pharmakologischen Forschung stetig zu. Eine Optimierung der Technologien ist erwünscht, um bestehende Anwendungen wie DNA-Hybridisierungsdetektion kostengünstiger und sensitiver zu gestalten sowie neue Anwendungsgebiete zu erschließen. Diese neuen Anwendungsgebiete schließen die „on-demand“ Array-Belegung und aktive Manipulation von Biomolekülen ein. Die vorgestellte Arbeit zeigt die aktive Manipulation von DNA-Molekülen an Ultra-mikroelektroden-Arrays mittels gepulster elektrischer Felder. Aufgrund der geringen Abstände der Elektroden werden schon bei niedrigem Potential (0,5 - 4V) hohe Feldstärken (MV/m) erzielt. Ein bei dieser Art der Elektrophorese auftretendes Problem ist die Elektrolyse des Puffermediums und die damit verbundene Gasentwicklung. Dieses Problem wird zumeist durch Einsatz einer Permeationsschicht auf der Elektrode unterdrückt. Der von uns erprobte Einsatz von gepulsten Wechselfeldern im niederfrequenten Bereich stellt eine effektive Alternative zu einer Permeationsschicht dar. Als Modellsystem wird die aktiv gesteuerte Hybridisierung fluoreszenz-markierter Oligonukleotide (25-30 bp) mit Fängeroligonukleotiden auf Gold-Elektroden (nach Thiol-Immobilisierung) gezeigt. Ziel war es, durch Attraktion der DNA zur Elektroden-Oberfläche eine lokale Konzentrierung der Probe und damit eine Beschleunigung der Hybridisierung zu ermöglichen. Darüber hinaus kann durch Anlegen entsprechender Felder ein Transport zwischen den Elektroden eines Arrays erfolgen oder die Spezifität der Hybridisierung durch definierte elektrische Felder gesteuert werden. Die vorgestellte Methodik kann auch zur Manipulation anderer Biomoleküle oder geladener Partikel auf Ultramikroelektroden verwandt werden und stellt somit eine adaptierbare Technologie für aktive Mikroarrays dar

Entwicklung eines DNA-Array-Chips mit elektrochemischer Detektion

Die DNA-Analyse und Sequenzierung mittels sogenannter DNA-Chips ist in den letzten Jahren zu einer weit verbreiteten Anwendung geworden. Hierbei wird in erster Linie optisch detektiert (Fluoreszenz), aber auch elektrochemische Detektionsverfahren sind in der Erprobung. Der apparative Aufwand für die optische Detektion ist hoch und eine quantitative Auslesung der Chips ist kaum möglich. Das Prinzip des Redox-Recyclings mit interdigitalen sub-µm-Elektrodenarrays (IDAs) stellt eine gute elektrochemische Detektionsmöglichkeit dar. Wir haben in Siliziumtechnologie IDAs mit 28 separaten Positionen hergestellt. Die IDAs (1,0 µm Fingerbreite; 0,8 µm Abstand) einer Position haben einen Durchmesser von 200 µm und sind im Abstand von 300 µm angeordnet. Als Passivierung wurde Siliziumoxinitrit verwendet und um jede Position wurden polymere Ringstrukturen (SU8) photolithographisch aufgebracht. Der Nachweis der Tumormarker-CK20-DNA mit diesen Arrays wurde als Testsystem etabliert. Die Arraypositionen wurden selektiv mit CK20-Fänger-Oligonucleotiden (Match) und alternativ mit nichtbindender ribosomaler 16S-Fänger-DNA (Mismatch) beladen. Die Beladungstechnik nutzt Dosierkapillaren für wenige nl Reaktionslösung pro Arrayposition, wobei die SU8-Ringe ein Vermischen der Oligonucleotid-Lösungen wirksam verhindern. Die Fänger-Oligonucleotide wurden im Gemisch mit einem Verdünner über Mercaptohexylreste mittels Thiol-Gold-Kopplung monomolekular an die Goldelektroden der jeweiligen Positionen gebunden. Auf den gesamten Chip wurde Analytlösung mit biotinylierter CK20-Ziel-DNA gegeben, die nur auf den CK20-bindenden Arraypositionen hybridisierte. Eine Enzym-Markierung der Hybride wurde mit einem Extravidin-alkalische-Phosphatase-Konjugat erreicht. Damit kann nur auf den hybridisierten Positionen das Substrat p-Aminophenylphosphat enzymatisch in p-Aminophenol umgewandelt werden. Das elektrische Signal positiver Positionen zeigt einen zur gebundenen Enzymmenge proportionalen Stromanstieg

Gamifizierte Augmented Reality-Anwendungen im Tourismuskontext: Ein Literaturreview zu Gestaltungsansätzen, Chancen und Risiken

Der Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) im Tourismus gewinnt zunehmend an Relevanz und es erwachsen immer neue und innovative Forschungsrichtungen. Der Einsatz von Augmented Reality (AR) im IKT-gestützten Tourismus stellt so ein neues Forschungsfeld dar, dessen überwiegender Teil der Literatur folglich noch sehr jung ist. Eine wichtige Rolle beim motivationalen und pädagogischen Design solcher Anwendungen nimmt das Konzept Gamification ein. Durch die systematische Einbindung spieltypischer Elemente soll dabei eine höhere Partizipation von Tourist*innen und die Steigerung von Lernerfolgen im Bereich des Kulturerbetourismus erreicht werden. Dieser Artikel hat zum Ziel, den State of the art gamifizierter AR-Anwendungen, Möglichkeiten sowie Chancen und Risiken von Gamification im Tourismuskontext unter Anwendung von AR-Technologie mit dem Schwerpunkt auf der Präsentation von kulturellem Erbe, aufzuzeigen. Die Ergebnisse basieren auf einer Literaturrecherche in der Fachdatenbank Scopus und bilden im Rahmen der Nachwuchsforschungsgruppe HistStadt4D eine Grundlage für die Entwicklung einer gamifizierten AR-Anwendung für Tourist*innen am Beispiel des Dresdner Zwingers. [... aus der Einleitung