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    Characterization of bacteria, antibiotics of the fluoroquinolone type and their biological targets DNA and gyrase utilizing the unique potential of vibrational spectroscopy

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    Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene Schwingungsspektroskopische Techniken (IR-Absorptions-, Mikro-Raman-, UV-Resonanz-Raman-, oberflĂ€chenverstĂ€rkte und spitzenverstĂ€rkte Raman-Spektroskopie) dazu verwandt, Bakterien zu charakterisieren. Einen besonderen Einblick in die Zusammensetzung und Dynamik der Ă€ußeren Bakterienschicht bietet die erstmalige Anwendung der spitzenverstĂ€rkte Raman- Spektroskopie auf komplexe biologische Systeme wie Bakterien. Die Technik erlaubt die Gewinnung detaillierter chemischer Informationen mit hoher Ortsauflösung (wenige 10 nm). Ebenso konnten die Änderungen der chemischen Zusammensetzung wĂ€hrend des Bakterienwachstums in Abwesenheit und in Gegenwart von Antibiotika aus der Gruppe der Fluorochinolone mit Hilfe schwingungsspektroskopischer Methoden verfolgt werden. Die Fluorochinolone greifen als biologische Zielstrukturen das Enzym Gyrase und die bakterielle DNA an, was schließlich zum Zelltod fĂŒhrt. Die am Wirkmechanismus beteiligten Komponenten Wirkstoff, DNA und Gyrase wurden zunĂ€chst in In-vitro-Experimenten schwingungsspektroskopisch charakterisiert und die Ergebnisse schließlich zur Interpretation der In-vivo-Experimente mit Bakterien verwandt. Mit Hilfe statistischer Auswertemethoden konnten die durch das Antibiotikum hervorgerufenen Änderungen in den Bakterienspektren auf VerĂ€nderungen an den Protein- und DNA-Bausteinen zurĂŒckgefĂŒhrt werden, was den angenommenen Wirkmechanismus der Fluorochinolone unterstĂŒtzt

    Comparability of Raman Spectroscopic Configurations: A LargeScale Cross-Laboratory Study

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    The variable configuration of Raman spectroscopic platforms is one ofthe major obstacles in establishing Raman spectroscopy as a valuable physicochemicalmethod within real-world scenarios such as clinical diagnostics. For such real worldapplications like diagnostic classification, the models should ideally be usable to predictdata from different setups. Whether it is done by training a rugged model with data frommany setups or by a primary-replica strategy where models are developed on a‘primary’setup and the test data are generated on‘replicate’setups, this is only possible if the Raman spectra from different setups are consistent, reproducible, and comparable.However, Raman spectra can be highly sensitive to the measurement conditions, and they change from setup to setup even if thesame samples are measured. Although increasingly recognized as an issue, the dependence of the Raman spectra on the instrumentalconfiguration is far from being fully understood and great effort is needed to address the resulting spectral variations and to correctfor them. To make the severity of the situation clear, we present a round robin experiment investigating the comparability of 35Raman spectroscopic devices with different configurations in 15 institutes within seven European countries from the COST(European Cooperation in Science and Technology) action Raman4clinics. The experiment was developed in a fashion that allowsvarious instrumental configurations ranging from highly confocal setups tofibre-optic based systems with different excitationwavelengths. We illustrate the spectral variations caused by the instrumental configurations from the perspectives of peak shifts,intensity variations, peak widths, and noise levels. We conclude this contribution with recommendations that may help to improvethe inter-laboratory studie
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