Fluid-Kraftmikroskop

• Subject Area: Basic Research in Biology and Medicine
• Term: Funded in 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 264412505

Die Interaktion mikrobieller Erreger mit künstlichem oder natürlichem Substrat ist ein entscheidender Schritt in der Pathogenese von Infektionskrankheiten. Ihre Vermittlung mittels spezifischer Adhäsionsproteine, die funktionelle der zugrundeliegenden Mechanismen und die der Adhäsion nachfolgende Bildung komplexer Konsortien aus Exopolymeren und Mikroben ist unser Forschungsschwerpunkt innerhalb des SFB 1027. Durch definierte Kraft-Abstands Messungen können die auftretenden Haftkräfte quantifiziert und mit morphologischen/genetischen Erkenntnissen korreliert werden, um neue Präventionsstrategien zu entwickeln. Bisher größte Fehlerquelle der Messungen ist das Befestigen des Erregers bzw. Adhäsionsproteins an der Messspitze. Die bereits genutzte Methode, Proben mittels biologischer oder chemischer, Klebstoffe (,linker') anzubinden, ermöglicht nur sehr kleine Messreihen ohne statistische Signifikanz und birgt damit ein erhebliches Risiko für die Dateninterpretation. Eine erst seit kurzem verfügbare Methode der Rasterkraft-basierten Nanofluidik nutzt einen hohlen Messbalken als, Unterdruckpinzette, um einzelne Zellen oder Proteinaggregate zu befestigen und kann daher - durch chemisch-/biologisch vermittelte Verlinkung induzierte - Artefakte ausschließen. Das geschickte Ausnutzen dieses basalen physikalischen Phänomens erlaubt so das ,linkerfreie Anbinden (i) unterschiedlicher Erreger und (ii) Adhäsionsfaktoren sowie die (iii) Injektion und Extraktion von Zellbestandteilen und die Manipulation von Zellen innerhalb eines Biofilms. Die Nanometer-genaue Positionierung und Kraftauflösung der Unterdruckpinzette wird hierbei durch die Koppelung an ein Rasterkraftmikroskop erreicht. Weitere Anwendungen umfassen die Interaktion von Protein mit oralen Oberflächen (Hannig) sowie Untersuchungen der physikalischen Phänomene an Grenzflächen (AG Jacobs).

• DFG Programme: Major Research Instrumentation
• Major Instrumentation: Fluid-Kraftmikroskop
• Instrumentation Group: 5091 Rasterkraft-Mikroskope
• Applicant Institution: Universität des Saarlandes
• Leader: Professor Dr. Matthias Hannig, since 11/2016