AK Hinderberger - Geräte

W-Band
Bruker/Cryogenics

Das W-Band ist unser gepulstes EPR Spekrometer im hohen Feld, dieses läuft im Bereich 3,4 T/94 GHz. Am W-Band ist eine Bruker E680-Konsole angeschlossen und eine TeraFlex-Mikrowellenbrücke zusammen mit einem Oxford IPS-120-Netzteil. Ein kryogenfreier Magnet (Cryogenics 2017) mit integriertem VTI (Virtual Temperature Insert) generiert Magnetfelder bis zu 6T und ermöglicht den Betrieb zwischen 2K und Raumtemperatur. Der Magnet wird von der Cryogenic-Software gesteuert und ab der Bruker-Konsole verwenden wir eine Xepr-Software. Der Aufbau ist mit einem ENDOR-Zylinderresonator (EN600-1021H, Bruker) ausgestattet.

X-Band Pulse EPR Spectrometer
Bruker

Das Elexsys E580 Bruker Spektrometer, dass im Bereich X-Band 0.3T/ 9.7 GHz arbeitet. Es misst sowohl CW, als auch den Pulsmodus. Ein Kryostat mit einem geschlossenem Heliumkreislauf (ARS-4WH) ermöglicht das Arbeiten bei Temperaturen von 3K bis Raumtemperatur. Außerdem verwenden wir ein digitales Upgrade des Systems (Bruker Biospin, 2019) auf Mikrowellenbrückencontroller, Hallfeldcontroller, Signalverarbeitungseinheit (SPU), SpecJet-III (0,5 ns transiente Auflösung) und PatternJet-II Pulse Programm.

Die zweite MW-Quelle (Magnettech GmbH) steht für Elektronen Doppel Resonanz Experimente zur Verfügung. Die X-Band Frequenz wird entweder verstärkt durch eine 1kW Traveling Wave Tube (TWT-Applied System Engineering, USA) oder eine 300W solid-state (SpinJet AWG, Bruker, Abtastrate von 1,6 GS/s und 0,625 ns Zeitauflösung). Die Arbitrary Waveform Generator Einheit (AWG) ermöglicht uns geformte Pulse zu verwenden (Bruker Biospin, 2022).

Unser X-Band ist außerdem mit einem RF-Leistungverstärker (ENI 3200L, 200 W, 250 KHz-150 MHz) und eine DICE-gepulsten ENDOR Einheit ausgestattet (E560D-P-RF).

Das Setup verfügt über zwei Flexline-Split-Ring-Resonatoren ER4118X–MS3 (gepulste EPR) und einen Flexline-Probenkopf ER4118X–MD4 für ENDOR-Messungen.

Q-Band
Bruker

Das EMX-Plus Q-Spektrometer von Bruker, misst im Bereich von 1,2 T / 34 GHz im CW-Mode . Wir verwenden einen Kryostaten mit geschlossenem Kreislauf (ARS-4WH) zusammen mit einem SOMITOMO-F70-Kompressor und dem Mercury iTC (Oxford Instruments), um im Temperaturbereich zwischen 5 und 300 K zu agieren. Außerdem verfügen wir über einen zylindrischen Probenkopf ER5106QT/W.

MS5000
Freiberg Instruments/Bruker

Das Benchtop-Elektronenspinresonanzspektrometer (EPR) misst paramagnetische Spezifikationen bei X-Band-Frequenzen im Continuous-wave Modus (CW). Messungen von festen oder flüssigen Proben mit einem Volumen von 12-100 µL können bei Temperaturen vom Siedepunkt von flüssigem Stickstoff bis zu 200 °C durchgeführt werden. Die EPR-Spektroskopie eignet sich zur Untersuchung von (bio)chemischen Systemen mit stark lokalisierter Spindichte und deren Wechselwirkung mit der Umgebung. Es liefert Informationen über Struktur und Dynamik des bevorzugten Systems.

Multi-Wavelength Fiber Coupled LEDs
Prizmatix

Die fasergekoppelten Hochleistungs-UV-, Blau-, Grün-, Rot- und NIR-LED-Multiwellenlängen-Lichtquellenmodule sind ein effektiver Ersatz für Laser und Lampen in vielen Anwendungen. Wir verwenden sie für photochemische Reaktionen und die Bestrahlung von Proben innerhalb des MS5000 EPR-Spektrometers, um die Bildung oder den Zerfall photochemischer Radikale zu untersuchen.

Miniscope MS400
Magnettech

Wie auch das Miniscope MS 5000 wird auch das Miniscope 400 für die Forschung (Spin Probing, Spin Trapping und Spin Counting) als auch für die Ausbildung eingesetzt. Diese Spektrometer können in einem Temperaturbereich von -180 °C C bis 200 °C betrieben werden. Sie sind mit rechteckigem Resonator TE102 ausgestattet. Die maximal verfügbare Feldreichweite beträgt bis zu 6500 G. Ihre Sensitivität (Empfindlichkeit) beträgt etwa 108-109 Spins/G. Stickstofftemperaturmessungen sind mit Flüssigstickstoff-Dewar sind möglich.

Litesizer
Anton Paar

Der Litesizer 500 dient zur Charakterisierung von Partikeln in Dispersionen. Statische Lichtstreuung bei 90° bestimmt das Molekulargewicht, dynamische Lichtstreuung bei 15°, 90° und 175° dient zur Berechnung der Partikelgröße und mit elektrophoretischer Lichtstreuung (cmPALS) wird das Zetapotential untersucht. Weiterhin können die Transmissionen und Brechungsindizes von Lösungen gemessen werden.

Fluoromax-2
ISA/ Horiba

Das FS5 ist ein hochsensitives und vielseitiges Messsystem zur optischen Charakterisierung fluoreszierender und phosphoreszierender Materialien. Mit dem System können Fluoreszenz- und Anregungsspektren, Absorptionsspektren sowie Photolumineszenz-Quantenausbeuten bestimmt werden. Mithilfe des Time-Correlated Single Photon Counting (TCSPC)-Moduls lassen sich zudem Fluoreszenzlebensdauern im Pico- bis Mikrosekundenbereich sowie zeitaufgelöste Lumineszenzmessungen mit hoher zeitlicher Auflösung durchführen.

Das FS5 eignet sich zur Untersuchung elektronischer Übergänge, photophysikalischer Prozesse und Energieübertragungsmechanismen wie dem Förster-Resonanzenergietransfer (FRET). Darüber hinaus können Reaktions- und Bindungsprozesse fluoreszenzspektroskopisch verfolgt sowie die Freisetzung von Farbstoff aus Lipidvesikeln quantifiziert werden.

IRRAS
Bruker Invenio mit A511 Reflexionsmodul

Wir untersuchen dünne Schichten an der Wasser-Luft-Grenzfläche mittels Infrarot Refelxions-Absorptions Spektroskopie (IRRAS), die wir mit einem Langmuir-Filmwagenaufbau gekoppelt haben. Das erlaubt es, parallel zu den thermodynamischen Parametern des Films spektroskopische Informationen der Moleküle an de Oberfläche zu sammeln. Wir können Lipidphasenumwandlungen genauso verfolgen wie Proteinadsorption und -sekundärstrukturänderungen. Durch Variation des Einfallswinkels und der Polarisierung des IR Strahls kann außerdem die Orientierung von Molekülen and der Oberfläche berechnet werden sowie die Dicke der adsorbierten Schicht.

IR Tensor mit Diamond ATR
Bruker

IR Vertex mit BioATR Zelle
Bruker

Monolith NT.115r
NanoTemper

Mit dem Monolith NT.115r von NanoTemper kann die Methode der Mikroskalen-Thermophorese (MST) genutzt werden, um die Bindung zwischen Molekülen, wie z.B. Enzymen und Liganden, anhand von Änderungen der Fluoreszenzintensität zu untersuchen. Dazu werden Kapillaren mit dem zu untersuchenden Zielmolekül in variierender Konzentration und einer konstanten Menge an grün oder blau fluoreszierendem Bindungspartner mit einem IR-Laser bestrahlt, um einen Temperaturgradienten zu erzeugen. Durch den „Soret-Effekt“ diffundieren gebundene und freie Moleküle dabei unterschiedlich schnell aus dem „warmen“ Detektionsbereich weg, was eine unterschiedlich starke Abnahme der Fluoreszenzintensität, abhängig vom Anteil gebundener Moleküle, bewirkt. Eine Auftragung der normierten Fluoreszenzintensität gegen die variable Konzentration eines der beiden Bindungspartner ermöglicht folglich die Anpassung einer Bindungskurve und die präzise Bestimmung von Dissoziationskonstanten (K_D-Werten) im mikro- bis nanomolaren Bereich.

Kompressionsfilmwaage

Der Oberflächendruck an der Wasser-Luft-Grenzfläche wird mit einem Wilhelmy-Plättchen in einem Teflon-Trog  mit beweglichen Barrieren gemessen. Oberflächenaktive Substanzen wie  Phospholipide in Chloroform gelöst oder Polymere können auf eine  wässrige Subphase gespreitet werden. Chloroform verdampft und die  Moleküle können sich äquilibrieren bevor die Moleküle mit den Barrieren  komprimiert werden. Dadurch wird die molekulare Oberfläche reduziert  welches zu einem Ansteigen des Oberflächendrucks führt der von dem  Phasenzustand der Moleküle abhängt. Eine Flächenisotherme wird somit  gemessen und enthält Informationen über Phasenübergänge von Molekülen in  einer Monoschicht an der Wasser-Luft-Grenzfläche.

Adsorptionsfilmwaage

Ein Wilhelmy-Plättchen misst den Oberflächendruckn an der Wasser-Luft-Grenzfläche. Phospholipide oder andere oberflächenaktive Molekülen können auf die wässrige Subphase in einem Teflon-Trog  gespreitet werden. Mit einer Spritze können Moleküle oder Proteine in  die Subphase injiziert werden, entweder direkt in die Subphase durch ein  Injektionsloch oder durch Injektion durch oder auf die Oberfläche von  oben. Dies erlaubt Messungen des Anstiegs des Oberflächendrucks, man  erhält Informationen zum Beispiel über Interaktionen von Proteinen mit  einem Lipid-Monolayer.

Fluoreszenzmikroskop

Das Axio Scope A1 Vario Epifluoreszenzmikroskop (Carl Zeiss MicroImaging,
Jena, Germany) ist über einer Kompressionsfilmwaage montiert und ermöglicht die Aufnahme von z.B.
Lipidmonoschichten an der Luft-Wasser-Grenzfläche. Weiterhin sind eine Filtereinheit sowie Strahlenteiler und
eine HXP 120 C Quecksilberlampe verbaut. Ein zusätzliches Filterrad ermöglicht die Anregung verschiedener
Fluorophore (z.B. in der Monoschicht und einer adsorbierenden Substanz). Bilder können mit einer ImageEM
C9100-13 EMCCD Kamera (Hamatsu, Herrsching, Deutschland) aufgenommen werden.

Filmwaage G1
Kibron

Die Filmwaage ist ein Messgerät zur Untersuchung molekularer Filme an  der Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche. Sie ermöglicht präzise Messungen des  Oberflächendrucks sowie die Charakterisierung von Langmuir-Monoschichten  und liefert wertvolle Informationen über die Molekülpackung, die  Filmstabilität, das Phasenverhalten und die intermolekularen  Wechselwirkungen. Das System wird häufig zur Untersuchung von Lipiden,  Proteinen, Polymeren, Tensiden, Nanopartikeln und anderen  grenzflächenaktiven Materialien in den Bereichen Biophysik,  Grenzflächenchemie und Materialwissenschaft eingesetzt. Die Filmwaage  kann mit einen Oberflächenpotentialmessgerät und einem  Brewsterwinkelmikroskop ausgestatted werden. Außerdem können die  Barrienen Oszilliert werden, um rehlogishen Eigenschaften des Films zu  messen. Filme können mit einem integrierten Filmlift auf feste  Oberflächen übertragen werden.

Delta Pi4
Kibron

Die Kibron Delta Pi4 Filmwaage dient der Untersuchung von Monoschichten an der Luft-Wasser-Grenzfläche und ermöglicht die Charakterisierung amphiphiler Moleküle, Lipide und Tenside. Durch kontrollierte Bedingungen können Integration und Interaktionen von Proteinen oder Polymeren in Monolayern charakterisiert werden. Ein besonderer Vorteil des Kibron Delta Pi4 Systems ist der geringe Probenbedarf: Für Messungen werden nur sehr kleine Probenvolumina benötigt, wodurch auch Experimente mit wertvollen oder nur begrenzt verfügbaren Substanzen effizient durchgeführt werden können. Darüber hinaus ermöglicht das System die parallele Durchführung von bis zu vier Messungen unter nahezu identischen Bedingungen. Dies erhöht den Probendurchsatz und verbessert die Reproduzierbarkeit der experimentellen Daten

Tensiometer
DropShape

Das Drop Shape Tensiometer ermöglicht Messungen der Oberflächenspannung anhand der Formanalyse eines Tropfens oder einer Blase. So können Adsorptionsprozesse von Molekülen an Grenzflächen verfolgt werden. Hierbei stehen Oberflächenspannung und Schwerkraft in Konkurrenz. Je geringer die Oberflächenspannung, desto länglicher der Tropfen. Ist die Oberflächenspannung hingegen sehr groß, so resultiert ein runderer, annähernd kugelförmiger, Tropfen. Grundlage der Auswertung ist die Young-Laplace-Gleichung. Sinusförmige Oszillationen der Oberfläche zur Untersuchung der rheologischen Eigenschaften des Oberflächenfilms sind ebenfalls möglich. Dies ist vor allem für Proteine nützlich, um Rückschlüsse auf Aggregation und Vernetzung an der Oberfläche ziehen zu können.

Refraktometer
Anton Paar

Das Abbemat 450 Heavy-Duty-Refraktometer der Firma Anton Paar ermöglicht Brechungsindex- und
Konzentrationsmessungen auf ± 0,0001 nD genau. Durch die besonders widerstandsfähige Bauweise können
auch aggressive Chemikalien gemessen werden. Der messbare Temperaturbereich geht von 5-125 °C. Aufgrund
der kleinen Probenmulde werden lediglich 200 μL Probenvolumen für eine Messung benötigt. Das Gerät lässt
sich sowohl über eine Digitale Steuereinheit, als auch über einen Computer steuern.

Rheometer
Anton Paar

Das Rheometer Physika MCR 301 der Firma Anton Paar kann mit verschiedenen Messystemen ausgestattet werden. Wir besitzen Coneplate (CP) und PlatePlate (PP) Messysteme unterschiedlichster Größen so können Proben mit kleinen Mengen ca. 180-200 µl oder auch Probenvolumen bis zu 2 ml gemessen werden. Das Rheometer ermöglicht die Messung von Viskosität und Viskoelastischem Verhalten von flüssigen oder festen Proben.

Rheometer MCR 302 AntonPaar
Anton Paar

Das Modell MCR 302e der Firma Anton Paar kann mit unterschiedlichen Messsystemen ausgestattet werden. Wir
verfügen über Messkegel (CP) und -platten (PP) im Durchmesser von 25 und 50 mm. Diese ermöglichen die
Analyse kleiner Probenmengen von ca. 200 μL bzw. 2 mL. Es können Oszillations- und Rotationsmessungen mit
Drehmomenten von 0,5 nNm bis 230 mNm über einen weiten Temperaturbereich durchgeführt werden.

TRPS (qNano)
IZON

Tunable Resistive Pulse Sensing (TRPS) misst die Größe, Konzentration und das Zeta-Potential einzelner Partikel mit unglaublich hoher Präzision und Genauigkeit. TRPS ist genauer als allgemein verwendete Lichtstreutechniken. Das qNano Gold kann für Partikel verwendet werden, die größer als 30 nm sind. Die Konzentration von Partikeln in der Flüssigkeit als Anzahl von Partikeln pro Volumeneinheit der Flüssigkeit über einen bestimmten feststellbaren Partikelgrößenbereich. Eine genaue Größenverteilung dieser Partikel, aufgetragen als Histogramm der Konzentration gegen Partikeldurchmesser (oder Volumen). TRPS ist die Technologie, die diese grundlegenden Anforderungen erfüllt und darüber hinaus die Oberflächenladung einzelner Nanopartikel messen kann.

Äkta Pure
Cytiva

Das ÄKTA^TM System ist ein Fast Protein Liquid Chromatography (FPLC)-System, mit den Biomolekülen wie Proteine, Peptide und Antikörper aufgereinigt werden können. Zu den Anwendungsgebieten zählt auch der Wechsel und das Entsaltzen des Lösemittels, sowie die Trennung verschiedener Proteine. Mit der ÄKTA^TM können Affinitäts-, Größenausschluss- oder Ionenaustauschchromatographie durchgeführt werden.

VP-ITC
MicroCalorimeter

Das Isotherme Titrationskalorimeter erlaubt die Quantifizierung von Reaktionen/Bindungen durch Messung der entstehenden Wärme. Dabei wird ein Reaktand/Bindungspartner über eine Dosierspritze in die Messzelle mit dem anderen Reaktanden/Bindungspartner titriert. Die dabei entstehende / verbrauchte Wärme wird ausgeglichen (isotherme Messung) und als Differenz zu einer Referenzzelle gemessen.

DSC
Microcal vp-DSC

Das sehr sensitive Mikrokalorimeter für flüssige Proben erlaubt es Phasenumwandlungstemperaturen und -Enthalpien von Lipidmembranen zu messen sowie Denaturierungstemperaturen von Proteinen. Wir nutzen diese Methode um den Einfluss von membranbindenden Molekülen auf den Phasenzustand zu testen sowie Lipidmischung und -entmischung in der Membran zu untersuchen.