Raman spectroscopic analysis of aerobic and anaerobic bacteria

Im Rahmen dieser Dissertation wurde das Potenzial der Raman-Spektroskopie zur Charakterisierung anaerober Bakterien untersucht, die bei Erkrankungen von Mensch und Tier eine wichtige Rolle spielen. Durch die Kombination der Raman-Spektroskopie mit chemometrischen Verfahren konnten bakterielle Zellen auf molekularer Ebene differenziert und charakterisiert werden. Die Untersuchungen lieferten neue Erkenntnisse über die biochemische Zusammensetzung von Bakterien und zeigten, dass unterschiedliche Anregungswellenlängen spezifische Biomoleküle und Zellbestandteile unterschiedlich hervorheben können. Die Ergebnisse belegen, dass Raman-Spektren eine zuverlässige Unterscheidung von Clostridium-Arten gegenüber anderen Bakteriengattungen ermöglichen. Darüber hinaus konnten aerobe und anaerobe Wachstumsbedingungen selbst innerhalb derselben Spezies differenziert sowie bakterielle Endosporen detailliert charakterisiert werden. Weiterhin wurde gezeigt, dass sowohl die Wahl der Anregungswellenlänge als auch die eingesetzten chemometrischen Algorithmen einen wesentlichen Einfluss auf die spektrale Reproduzierbarkeit und die Klassifikationsgenauigkeit haben. Zudem erwies sich die Methode als geeignet, mikrobielle Interaktionen und bakterielle Stressreaktionen auf molekularer Ebene zu erfassen. Insgesamt etabliert diese Arbeit die Raman-Spektroskopie als vielseitiges Werkzeug für die bakterielle Charakterisierung und Identifikation. Die gewonnenen Erkenntnisse leisten einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung Raman-basierter Diagnostikverfahren. Zukünftig könnten die generierten Daten zur Erweiterung von Spektrendatenbanken klinisch relevanter Mikroorganismen genutzt werden. In Kombination mit modernen Methoden des maschinellen Lernens eröffnet dies neue Perspektiven für eine schnellere, präzisere und automatisierte mikrobiologische Diagnostik.