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Gabriel Khose Antonio Minero

• The present work describes a contribution to the development of isothermal, spatially resolved DNA amplification for microfluidic iterative processing. In contrast to thermocycling in PCR, DNA hybridization can also be switched isothermally. Reversible pH changes provide a mechanism for conformational cycling at the cost of acid and base concentration. Whereas large pH changes are required to "cycle" duplex DNA (up to pH 12), a near-neutral pH conformational transition occurs in triplex DNA. Locally controlled microelectrodes on a chip contribute to a recognition system based on DNA triplexes and non-electrolytic redox pH changes. Furthermore, this work explores DNA decorated chemical matrices (e.g. hydrogels and microbeads), and their ability to modulate the passage of DNA oligomers through sequence-specific binding via adaptor strands. In this contribution, an enzyme free DNA circuit is integrated into the microfluidic setup for "ping-pong" DNA amplification and processing.
• In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung einer isothermen und räumlich aufgelösten DNA Vervielfältigung in Mikrofluidik beschrieben und in einer "ping-pong"-artigen Anwendung integriert. Im Gegensatz zur temperaturabhängigen PCR können DNA Konformationen ohne Temperaturzyklen verändert werden. Reversible Änderungen des pH durch Addition von Säuren und Laugen ermöglichen dagegen nur wenige Vervielfältigungszyklen, da diese sich aufkonzentrieren. Bei Triplex DNA kann diese reversible Dissoziation schon im neutralen pH Bereich durchgeführt werden. Elektroden in der Mikrostruktur können solche pH-Änderungen hervorbringen. Damit sind Triplex-Konformationszyklen unter elektronischer Kontrolle in einem nicht-elektrolytischen Redox-System geschaffen worden. Zusätzlich werden in dieser Arbeit DNA-dekorierte neuartige Matrizen aus Hydrogelen und Mikropartikeln vorgestellt, welche eine sequenzspezifische Bindung und selektive Filterung ermöglichen.