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Projekt
Rasterkraftmikroskop-TIRF-Kombination
Fachliche Zuordnung
Systemtechnik
Förderung
Förderung in 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 515275267
Die Rasterkraftmikroskopie ermöglicht die Messung von zellulären Kräften sowohl auf molekularer, als auch auf zellulärer Skala. Für die Quantifizierung und ein tiefgehendes Verständnis der Wechselwirkung von Zellen mit Oberflächen sind derartige Messungen essentiell. Ein aktuelles Defizit von kraftmikroskopischen Daten ist, dass Informationen zur Kontaktfläche der Zellen während der Messung fehlen, was die Auswertung der Daten beeinträchtigt. Beispielsweise können höhere Wechselwirkungskräfte zwischen Zelle und Oberfläche sowohl durch eine stärkere Adhäsion, als auch durch eine größere Kontaktfläche von Zelle und Oberfläche verursacht werden. Hier wird daher ein Kraftmesssystem auf Basis eines Rasterkraftmikroskops (AFM) verwendet, das in Kombination mit einer Fluoreszenz-TIRF-Einrichtung (TIRF: Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy) aufgebaut wird. TIRF wird optisch die Kontaktfläche der Zellen detektieren, die anschließend mit den AFM-Kraftkurven korreliert wird. Durch diese Korrelation von TIRF-Fluoreszenzdaten und AFM-Daten soll eine wesentlich genauere Dateninterpretation als mit konventionellen Systemen möglich werden. Da lebende Zellen untersucht werden sollen, werden besondere Anforderungen an das Rasterkraftmikroskop gestellt (z. B. beheizbare Flüssigkeitszelle). Um das Befestigen von Zellen am Messystem zu gewährleisten soll eine mikrofluidische Zellansaugeinrichtung eingesetzt werden. Die hier beantragte Kombination eines AFMs mit einem TIRF-Mikroskop ist auf dem Campus einzigartig und wird völlig neuartige Rückschlüsse auf die bei der Zelladhäsion wirkenden Kräfte ermöglichen. Aufgrund dieser speziellen Ausstattung soll das beantragte Rasterkraftmikroskop-TIRF-System in erster Linie für die Charakterisierung der Zell-Oberflächen Wechselwirkung verwendet werden. Da das Gerät von mehreren Arbeitsgruppen genutzt werden soll, ist ein einfach zu bedienendes Gerät zu beschaffen, das auch in Flüssigkeit bei verschiedenen Temperaturen stabil einsetzbar ist. Des Weiteren darf der im AFM verwendete Laser nicht mit den Anregungs- bzw. Emissionswellenlängen der in Zellen verwendeten Fluoreszenzfarbstoffen überlappen, so dass ein Infrarotlaser nötig ist. Ein äußerst kritischer Geräteparameter ist die Reichweite des Piezos in z-Richtung (vertikal zur Oberfläche). Da Zellen im adhärierten Zustand oftmals Durchmesser von 50-100 µm erreichen und sich beim Ablösevorgang aufgrund ihrer Viskoelastizität signifikant deformieren, ist ein Piezo mit Mindestreichweite 100 µm vorgesehen.
DFG-Verfahren
Forschungsgroßgeräte
Großgeräte
Bio-Rasterkraftmikroskop-TIRF-Kombination
Gerätegruppe
5091 Rasterkraft-Mikroskope
Antragstellende Institution
Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
