Optische Charakterisierung dynamischer Moleküle

Lab-on-a-Chip-System mit hoher Nachweisempfindlichkeit für die optische Charakterisierung dynamischer Moleküle

Forschungsbereich:
Biomedizinische Technik, Mikro- und Nanotechnologien, Mikrosystemtechnik, Optiktechnologien, Sensorik
Forschungsschwerpunkt:
Technologien und Werkstoffe
Projektleitung:
Prof. Dr. Maria Dienerowitz
Projektzeitraum:
01.07.2023 - 30.06.2025
Förderer:
Budget:
150.000,00 €
Förderungskennzeichen:
P2022-13-017

Proteine sind spezielle Moleküle und verantwortlich für nahezu alle Prozesse in einer Zelle: vom Stoffwechsel über strukturelle Funktionen oder DNA-Replikation. Sie sind jedoch kleiner als das Auflösungsvermögen eines normalen Mikroskops und damit nicht direkt zu beobachten. Hochauflösende Mikroskopieverfahren sind ein erster Schritt zur Untersuchung von Proteinen. Die Erforschung ihrer Funktion und Arbeitsweise geht allerdings über die reine Bildgebung hinaus und erfordert die Beobachtung dynamischer Prozesse. Besonders anspruchsvoll ist es, die Bewegung einzelner Moleküle aufzulösen und biochemische Reaktionszyklen nachzuverfolgen. Bisher beruhen die meisten Methoden zur Molekülanalyse auf Ensemble-Messverfahren und Oberflächensystemen, die spezifische Moleküle binden. Idealerweise kann ein neues optisches Instrument spezielle Einzelmoleküle analysieren, ohne das Risiko deren Funktion durch biochemische Anbindung zu beeinträchtigen.

Das Ziel des vorgeschlagenen Projekts ist es, ein System zu entwickeln, mit dem frei bewegliche Einzelmoleküle in einem kompakten mikrofluidischen Gerät untersucht werden können. Dafür bedarf es einer hohen Nachweisempfindlichkeit einzelner Fluorophore mit denen die Moleküle markiert sind. Für die Umsetzung einer verbesserten Detektionsempfindlichkeit verfolge ich einen vielversprechenden Ansatz aus der Lichtblattmikroskopie: die Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengänge werden entkoppelt und senkrecht zueinander positioniert. Bei der Integration des optischen Systems auf einer mikrofluidischen Plattform ist die einfache Handhabung und Kompaktheit ein wichtiger Aspekt. Das soll langfristig den universellen Einsatz des Instruments in einem interdisziplinären Umfeld ermöglichen.

 

Über die Carl-Zeiss-Stiftung

Die Carl-Zeiss-Stiftung hat sich zum Ziel gesetzt, Freiräume für wissenschaftliche Durchbrüche zu schaffen. Als Partner exzellenter Wissenschaft unterstützt sie sowohl Grundlagenforschung als auch anwendungsorientierte Forschung und Lehre in den MINT-Fachbereichen (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik). 1889 von dem Physiker und Mathematiker Ernst Abbe gegründet, ist die Carl-Zeiss-Stiftung eine der ältesten und größten privaten wissenschaftsfördernden Stiftungen in Deutschland. Sie ist alleinige Eigentümerin der Carl Zeiss AG und SCHOTT AG. Ihre Projekte werden aus den Dividendenausschüttungen der beiden Stiftungsunternehmen finanziert.

Kontakt