Multicompartment Partikel zur gezielten Freisetzung von Molekülen als Technik zum Verständnis der Rolle molekularer Gradienten in zwei- bis dreidimensionalen Zell-/Gewebekultur-Modellen (BIOMOLGRAD)

• Antragsteller: Professor Dr. Wolfgang Parak
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie ; Biomaterialien ; Biophysik ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 268287182

Biologisch aktive Moleküle und Fluorophore die verschiedene Analyten detektieren können werden mit Polyelektrolytschichten verkapselt, die auch mit plasmonischen sternförmigen Gold Nanopartikeln modifiziert sind. Nach Endozytose der Kapseln werden durch lokale Beleuchtung über photothermische Heizen die Kapseln geöffnet und die umschließende Membran des Lysosoms transient perforiert, wodurch die verkapselten Moleküle ins Zyotosol freigesetzt werden. Dies wird auf dem Niveau einzelner Kapseln durchgeführt. Mit dieser Methodik wird Abstands-abhängige interzelluläre Signalausbreitung untersucht. In einer ersten Zelle werde biologisch aktive Moleküle freigesetzt, während in einer zweiten Zelle Analyte-sensitive Fluorophore freigesetzt werden, über welche die Reaktion dieser Zelle auf die Stimulation der ersten Zelle quantifiziert werden wird. Die wird auch im Dreidimensionalen an Zell- und Gewebekulturen durchgeführt. Ein Beispiel für Fluorophore welche bestimmte Analyten detektieren können sind sogenannte "smartflares" und "molecular beacons", mit welchen mRNA quantifiziert werden kann. Durch Austausch der plasmonischen Gold Nanopartikel durch superparamagnetische Nanopartikel und von Licht- durch Radiofrequenzstimulation, wird die Methodik auch in dickerem Gewebe verwendet werden, durch Ersetzen von photothermischem durch magnetothermisches Heizen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen