Laserspektroskopische Bestimmung des Isotopomerenverhältnisse 15NO/14NO in biologischen Flüssigkeiten

• Applicant: Professor Dr. Peter Hering, since 11/2008 (†)
• Subject Area: Optics, Quantum Optics and Physics of Atoms, Molecules and Plasmas
• Term: from 2005 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 16748880

• Final Report Year: 2011

Final Report Abstract

Im Verlaufe dieses Projektes wurde das am Institut für Lasermedizin vorhandene Faradaymodulationsspektrometer optimiert und für den Nachweis von 14NO und 15NO aus biologischen Flüssigkeiten eingesetzt. Zur Optimierung des Systems wurde ein neuer Quantenkaskadenlaser eingesetzt, der auf der für den 15NO-Nachweis am meisten geeigneten Wellenlänge arbeitet, um höchstmögliche Sensitivität für den Nachweis zu garantieren. Zur weiteren Optimierung des Spektrometers wurde eine neue Stabilisierungsmethode eingesetzt, mit deren Hilfe die Nachweisgrenzen um den Faktor 7,5 für 14NO, bzw. 20 für 15NO verbessert werden. Der Nachweis der NO-Freisetzung aus biologischen Proben, sowie die Messung des Isotoplogenverhältnisses konnten erfolgreich erbracht werden. Eine zweite laserspektroskopische Methode, die sich für den Nachweis von 14NO und 15NO eignet, ist die Cavity-Ringdown-Spektroskopie. Im Rahmen des Projektes wurde das am ILM vorhandene Spektrometer mit dem „Goldstandard" für die NO-Detektion verglichen. Hierbei zeigte zeigten beide Methoden die gleichen Empfindlichkeiten, darüberhinaus hat die Cavity- Ringdown-Spektroskopie den Vorteil, dass auch verschiedene Isotopologe unterschieden werden können. Somit eignet sie sich zur Messung des Isotopologenverhältnisses biologischer Proben. Im Verlaufe des Projektes wurde das Isotopologenverhältnis des menschlichen Atems vermessen. Weiterhin wurde in Kooperation mit dem Uniklinikum Aachen der NO-Transport durch die Haut mit Hilfe von Markerexperimenten untersucht.

Publications

• Infrared laser-spectroscopic analysis of 14NO and 15NO in human breath. Appl Phys B
  K. Heinrich, T. Fritsch, P. Hering, M. Mürtz
  
• Magnetic Faraday modulation spectroscopy of the 1-0 band of 14NO and 15NO. Appl Phys B
  T . Fritsch, M. Horstjann, D. Halmer, Sabana, P. Hering, M. Mürtz
  
• NO detection in biological samples: Differentiation of 14NO and 15NO using infrared laser spectroscopy. Nitric Oxide 19 (2008) 50-56
  T. Fritsch, P. Brouzos, K. Heinrich, M. Kelm, T. Rassaf, P. Hering, P, Kleinbongard, M. Mürtz
  
• Simultaneous detection of 14NO and 15NO using Faraday modulation spectroscopy. Appl Phys B(2009) 96: 535-544
  H. Sabana, T. Fritsch, M. Boyomo Onana, O. Bouba, P. Hering, M. Mürtz