Microemulsions offer great opportunities for studies in femto-picolitre sized volumes. In this thesis, microdroplets were utilized to study effects of compartmentalization on an in vitro transcriptional oscillator. We observed large variations in amplitude, frequency and damping coefficient in populations of thousands of superficially identical reactions, which can be attributed to statistical variations in reactant concentrations created during partitioning into droplets. In a second project, an artificial communication system between groups of E. coli encapsulated into microemulsion droplets was implemented. Diffusive spreading of amphiphilic molecules from inducer reservoirs or droplets containing “sender” bacteria induced gene expression in droplets containing “receiver” cells in a distant dependent manner. Computational modelling suggested a strongly reduced effective diffusion coefficient in the emulsion. Engineered bacteria that integrated two different chemical signals were further used to demonstrate the system’s potential for studies on genetically programmed pattern formation.      «

Microemulsions offer great opportunities for studies in femto-picolitre sized volumes. In this thesis, microdroplets were utilized to study effects of compartmentalization on an in vitro transcriptional oscillator. We observed large variations in amplitude, frequency and damping coefficient in populations of thousands of superficially identical reactions, which can be attributed to statistical variations in reactant concentrations created during partitioning into droplets. In a second project,...     »

Mikroemulsionen bieten großartige Möglichkeiten für Studien in femto- bis pikolitergroßen Volumina. In dieser Arbeit wurden Mikrotröpfchen benutzt um die Auswirkung von Kompartimentierung auf einen in vitro Transkriptionsoszillator zu untersuchen. In einer Population von tausenden, oberflächlich identischen Reaktionen fanden wir große Unterschiede in Amplitude, Frequenz und Dämpfungskoeffizient, was auf statistische Variationen in den Konzentrationen der Reaktanten zurückzuführen war. In einem zweiten Projekt wurde ein künstliches Kommunikationssystem zwischen Gruppen von E. coli in einer Mikroemulsion implementiert. Amphiphile Moleküle, die sich von Reservoiren oder mit „Senderbakterien“ gefüllten Tröpfchen diffusiv ausbreiteten, induzierten in abstandsabhängiger Weise Genexpression in „Empfängerbakterien“ enthaltenden Tröpfchen. Mathematische Modellierung deutete auf einen stark reduzierten effektiven Diffusionskoeffizienten in der Emulsion hin. Gentechnisch veränderte Bakterien, welche zwei verschiedene chemische Signale integrieren, wurden des Weiteren benutzt um das Potential dieses Systems für genetisch programmierte Musterbildungsstudien zu demonstrieren.      «

Mikroemulsionen bieten großartige Möglichkeiten für Studien in femto- bis pikolitergroßen Volumina. In dieser Arbeit wurden Mikrotröpfchen benutzt um die Auswirkung von Kompartimentierung auf einen in vitro Transkriptionsoszillator zu untersuchen. In einer Population von tausenden, oberflächlich identischen Reaktionen fanden wir große Unterschiede in Amplitude, Frequenz und Dämpfungskoeffizient, was auf statistische Variationen in den Konzentrationen der Reaktanten zurückzuführen war. In einem...     »