Nichtstationäres Rauschen im Zell-Transistor-Kontakt durch quantisierte Ionenströme:
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I N H A L T S V E R Z E I C H N I S
1 E I N F UE H R U N G 1
2 T H E O R I E 7
2.1 NICHTSTATIONAERES RAUSCHEN DURCH IONENKANAELE . . . 7
2.1.1 KALIUMKANAL 7
2.1.2 KINETISCHES MODELL 7
2.1.3 NICHTSTATIONAERES RAUSCHEN 10
2.2 ZELL-CHIP-KONTAKT 15
2.2.1 FLAECHENKONTAKTMODELL 15
2.2.2 GREENSCHE FUNKTION 17
2.2.3 THERMISCHES RAUSCHEN 19
2.2.4 WECHSELSPANNVING 20
2.2.5 IONENKANALSTROM 21
2.2.6 KONFORME ABBILDUNG UND SCHWARZ-CHRISTOFFELTRANSFORMATION 22
2.3 NICHTSTATIONAERES RAUSCHEN IM ZELL-CHIP-KONTAKT . 24 2.3.1
ERWARTUNGSWERT UND VARIANZ VON VJ 11 . . . . 25 2.3.2 APPARENTE KANAELE
26
2.3.3 RUECKSCHLUSS AUF ZUGRUNDELIEGENDE IONEN KANAELE 26
2.3.4 PUNKTKONTAKTMODELL 27
2.3.5 FLAECHENKONTAKTMODELL MIT KREISFOERMIGER AD HAESIONSFLAECHE 28
2.3.6 FLAECHENKONTAKTMODELL MIT POLYGON 28 3 M A T E R I A L U N D M E T
H O D E N 33
3.1 EOSFETS UND CHIPS 33
3.1.1 FUNKTIONSWEISE UND AUFBAU 33
3.1.2 TITANDIOXID-BESCHICHTUNG 35
3.1.3 KENNLINIE 35
3.1.4 ARBEITSPUNKT UND KALIBRIERUNG 36
3.2 IONENKANAL UND ZELLEN 38
3.2.1 IONENKANAL SHAKER B A6-46 T449V 38
3.2.2 TSA20L ZELLEN UND STABILE ZELLLINIE 39
3.2.3 ZELLKULTUR 39
3.2.4 ZELLKULTUR AUF CHIPS 40
3.3 PATCH-CLAMP TECHNIK 41
3.3.1 PRINZIP 41
3.3.2 WHOLE-CELL VOLTAGE CLAMP 43
3.4 APPARATUR 45
3.4.1 AUFBAU 45
3.4.2 STEUERIMG UND DATENERFASSUNG 46
3.4.3 FET- VERSTAERKER 48
3.4.4 MESSUNG MIT DEM EOSFET 49
3.5 DURCHFUEHRUNG 50
V
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IMAGE 2
V I I N H A L T S V E R Z E I C H N I S
3.5.1 ABLAUF 50
3.5.2 AUSWERTUNGSGRUNDLAGEN 51
3.5.3 STRUKTUR DER MESSPROTOKOLLE 52
3.5.4 STATIONAERES, THERMISCHES RAUSCHEN 53
3.5.5 PROTOKOLL ZUM NICHTSTATIONAEREN RAUSCHEN . . 54 3.6 VARIANZANALYSE
DES NICHTSTATIONAEREN RAUSCHENS . . 55 4 C H A R A K T E R I S I E R U N
G D E R K O P P L U N G U N D I O N E N K A N AE L E 63
4.1 TAIL-CURRENT-MESSUNG FUER UMKEHRPOTENTIAL . . . . 63 4.2 STATIONAERE
OFFENWAHRSCHEINLICHKEIT 64
4.2.1 MODELL 65
4.2.2 DOPPEL-PULS PROTOKOLL 66
4.2.3 RESULTAT 67
4.3 IONENKANALEXPRESSION 68
4.4 ZELL-CHIP-KOPPLUNG BEI WECHSELSPANNUNG 70 5 E R G E B N I S U N D D
I S K U S S I O N 7 5
5.1 MESSIMG ZUM NICHTSTATIONAEREN RAUSCHEN 75
5.1.1 PIPETTENSTROM UND TRANSISTORSIGNAL 75 5.1.2 ISOCHRONEN 77
5.1.3 PAARWEISER SCHAETZER FUER VARIANZ 78
5.1.4 WAHL DER HEFPASS-FILTER 79
5.2 KOPPLUNGSPARAMETER AUS DLC -AUFNAHME DER ZELLE . 80 5.2.1 PARAMETER
BEIM PUNKTKONTAKTMODELL . . . . 80 5.2.2 NAEHERIMG ALS KREIS IM
FLAECHENKONTAKTMO- DELL 80
5.2.3 NAEHERUNG ALS POLYGON IM FLAECHENKONTAKTMODELL 81
5.3 LINEARITAET BEI MITTELWERT UND VARIANZ 81
5.3.1 ENSEMBLE-MITTEL VON PIPETTEN- UND FET -SIGNAL 81 5.3.2
ENSEMBLE-VARIANZ VON PIPETTEN- UND FET SIGNAL 84
5.3.3 SCHICHTWIDERSTAND RJ UND KANALZAHLVERHAELT NIS OCN 85
5.4 VARIANZANALYSE DES NICHTSTATIONAEREN RAUSCHENS . . 86 5.4.1
ENSEMBLE-VARIANZ BEI PIPETTENMESSUNG . . 87 5.4.2 ENSEMBLE-VARIANZ BEI
FET -MESSUNG 89 5.4.3 KANALEIGENSCHAFTEN, SCHICHTWIDERSTAND UND
KANALZAHLVERHAELTNIS 89
5.5 VERGLEICHENDE AUSWERTIMG WEITERER MESSUNGEN . . 91 5.5.1 UEBERBLICK &
AUSWAHLKRITERIEN 91
5.5.2 VARIANZANALYSE VON FET- U N D PIPETTENMES SUNG 91
5.5.3 EINZELKANALLEITFAEHIGKEIT 93
5.5.4 STATIONAERE OFFENWAHRSCHEINLICHKEIT 94 5.6 SCHICHTWIDERSTAND UEBER
THERMISCHES RAUSCHEN . . . 96 6 F A Z I T 99
IMAGE 3
I N H A L T S V E R Z E I C H N I S V UE
A N H A N G 103
A S Y S T E M , P R O T O K O L L E U N D B E R E C H N U N G E N 1 0 5
A.I TRANSISTOREN 105
A.1.1 FERTIGSTELLUNG DER CHIPS 105
A.1.2 TITANDIOXID-BESCHICHTVING 105
A.1.3 TRANSISTORRAUSCHEN 106
A.2 ZELLEN UND MOLEKULARBIOLOGIE 108
A .2 .1 HEK293 TSA20L ZELLEN 108
A.2.2 IONENKANAL SHAKER B A6-46 T449V 109 A.2.3 URSPRUNGSPLASMID SHAKER
B A6-46 T449V . 112 A.2.4 VEKTOR PCDN A3.1 / HYGRO^ 112
A.2.5 PLASMID, TRANSFEKTION UND STABILE ZELLLINIE . 112 A.3 PATCH-CLAMP
PROTOKOLL 113
A.4 BERECHNUNGEN ZUR GREENSCHEN FUNKTION 117 A.4.1 MITTELUNG UEBER
KREISFLAECHE 117
A.4.2 FORMINVARIANZ 118
B V E R W E N D E T E M A T E R I A L I E N 1 2 1
B.I GERAETE 121
B.2 SOFTWARE 122
B.3 LOESUNGEN 122
B.4 CHEMIKALIEN 124
B.5 VERBRAUCHSMATERIAL 125
L I T E R A T U R V E R Z E I C H N I S 1 2 7
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