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Biohacking: Fluorimeter zum Selberbauen

Konzentrationsbestimmungen gehören zu den Grundlagen biologischer Arbeiten. Da die Geräte meistens teuer sind, hat ein Team beim Berliner Science Hack Day eine DIY-Lösung auf Arduino-Basis gebaut und programmiert.

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Eine Hand hält ein durchsichtigs Reaktionsgefäß mit gelb leuchtender Flüssigkeit über einer blau leuchtenden LED, die in einem Breadboard steckt.

(Bild: Martin Stadler)

Um die Konzentration von DNA zu bestimmen, gibt es mit dem Fluorimeter nicht nur ein einfaches Gerät – auf dem Berliner Science Hack Day hat ein Team auch eine Version zum Selberbauen entwickelt. Dazu gehören eine Messkammer aus dem Lasercutter, ein Arduino zur Steuerung und ein Node.js-Server zur Auswertung.

Fluorimeter zum Nachbauen (8 Bilder)

Der erste Prototyp des Fluorimeters, der auf dem Science Hack Day entstand.
(Bild: Martin Stadler)

DNA-Bestimmung

Bei der Fluoreszenzmessung wird die zu messende Probe mit einer Lichtquelle angeregt und das danach abgegebene Licht ausgewertet. Um die Lichtquelle aus der Messung auszuschließen wird der Sensor in einem Winkel von 90° zur Quelle eingesetzt. Filter, die weitere Wellenlängen absorbieren, vereinfachen die Messung zusätzlich. In der quadratischen Messkammer des Teams stecken dafür eine blaue LED als Lichtquelle und ein TSL2591-Sensor. Sie werden kontrolliert von einem Arduino, der die Daten an einen Server schickt – dies kann etwa ein Raspberry Pi sein.

Über ein React-Interface auf dem Server wird das Fluorimeter schließlich kalibriert: Mittels einer Leerprobe ohne DNA und Proben mit bekannten Konzentrationen wird eine Messreihe erstellt, aus der unbekannte Proben bestimmt werden können.

Wissenschaft selber machen

Die Dateien des Geräts stehen auf Github zum Herunterladen zur Verfügung. Seit dem Science Hack Day hat Lisa Thalheim noch eine schlankere Version des Fluorimeters gebaut und getestet. Prinzipiell ist der Einsatz nicht auf die Konzentrationsbestimmung von DNA begrenzt: Fluoreszenz kann auch bei verschiedenen Pflanzen und Pilzen beobachtet werden, etwa beim Pflanzenfarbstoff Chlorophyll und in Kastanienzweigen.

Ein ähnliches Gerät ist das Smartphone-Photometer der HAW Hamburg. Im Unterschied zum Fluorimeter misst ein Photometer die Licht-Absorption. Die Messdaten des ESP8266-Projekts werden dann per WLAN an eine App zur Auswertung geschickt. Das handliche Gehäuse stammt aus dem 3D-Drucker.

Entwickelt auf dem Science Hack Day 2017

Der Science Hack Day wurde 2010 von der Künstlerin Ariel Waldman ins Leben gerufen, um Wissenschaft breiter zugänglich zu machen. Seither gab es 96 Veranstaltungen in 47 Städten, aus insgesamt 29 Ländern, die jeweils von Freiwilligen organisiert werden. In Deutschland gibt es seit 2013 den Science Hack Day Berlin sowie einen monatlichen Science Hack Stammtisch. (hch)