Konfokales Laserscanning-Mikroskop
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das konfokale Laserscanning-Mikroskop LSM 710 wurde für Untersuchungen in verschiedenen Forschungsprojekten und Graduierungsarbeiten der Arbeitsgruppen Biomedizinische Materialien und Pharmazeutische Technologie des Instituts für Pharmazie sowie des Instituts für Physik der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg eingesetzt. In der Arbeitsgruppe Biomedizinische Materialien wurde im Rahmen eines vom Deutschen Akademischen Austauschdienst geförderten Projektes der bilateralen Zusammenarbeit mit der Universität Patras in Griechenland die Adhäsion und Morphologie von Endothelzellen, Osteoblasten und Myozyten in Abhängigkeit von der Zusammensetzung von Polylektrolytmultischichten mit Immunfluoreszenzfärbungen charakterisiert. Werkstoffwissenschaftliche Untersuchungen bei der Entwicklung neuer Biomaterialien für medizinische Anwendungen wurden mit nanostrukturierten Oberflächen durchgeführt, wobei hier der Nachweis fluoreszenzmarkierter Adhäsionsproteine auf den Nanostrukturen als auch die Untersuchung des Adhäsionsverhaltens von humanen Fibroblasten mit konfokaler Mikroskopie erfolgte. Weitere werkstoffwissenschaftliche Untersuchungen wurden bei der Herstellung von Polylektrolytmultischichen auf Basis von Chitosan und verschiedenen Polyanione vorgenommen, bei denen neben dem Anteil von Chitosan beim Aufbau der Schichten dessen Mobilität mit Hilfe der FRAP-Technik (fluoresence recovery after photobleaching) bestimmt wurde. Adhäsion und Wachstum von Zellen auf solchen Multischichten wurden durch Fluoreszenzmarkierung der Zellen und zellulärer Strukturen genauer bestimmt. Diese Aktivitäten ordnen sich in ein von der Europäischen Union gefördertes Projekt ein und wurden im Rahmen zweier Promotionsarbeiten durchgeführt. Weitere Arbeiten mit der konfokalen Laserscanning-Mikroskopie der AG Biomedizinische Materialien wurden im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Projektes zur Bindung von Polysacchariden und dem Wachstumsfaktor FGF-2 an Zellrezeptoren von Fibroblasten durchgeführt. Hierbei wurden auch erste Untersuchungen zum Nachweis der Bildung ternärer Komplexe aus sulfatierten Polysaccharid-Derivaten, FGF-2 und Rezeptoren mittels Fluoreszenzresonanz-Energie-Transfer Experimenten (FRET) begonnen. Die Arbeitsgruppe Allgemeine Werkstoffwissenschaften des Instituts für Physik nutzte das Gerät in Kooperation mit der AG Biomedizinische Materialien zur Untersuchung der Adhäsion und des Wachstums von Keratinozyten und Fibroblasten auf Strukturen aus Nanofasern, die für den temporären Ersatz bzw. das Tissue Engineering von Haut geeignet sein sollten. Weitere Kooperationspartner aus dem Institut für Pharmazie untersuchten mit der konfokalen Laserscanning- Mikroskopie die Wechselwirkung nanoskaliger pharmazeutischer Systeme mit Zellkulturen und Organen in Versuchstieren. So wurden im Rahmen einer Promotionsarbeit Untersuchungen zu Kinetik und Mechanismus nicht-viraler Transfektionssysteme durch Anwendung von FRET aus der Arbeitsgruppe Biochemische Pharmazie durchgeführt. Die Arbeitsgruppe Pharmazeutische Technologie verwendete die konfokale Laserscanning-Mikroskopie für die Analyse der Verteilung, Anreicherung und Freisetzung von Wirkstoffen aus nanoskaligen Drug-Delivery-Systemen in verschiedenen Organstrukturen der Maus. Weitere Aktivitäten dieser Arbeitsgruppe, die ebenfalls im Rahmen verschiedener Projekte und Graduierungsarbeiten erfolgte, beschäftigten sich mit der Freisetzung fluoreszenzgelabelter Wirkstoffe aus Polyelektrolyt-Nanokapseln und der Wirkstoffaufnahme durch Zellmembranen im Verdauungstrakt von Versuchstieren, der Resorption von polymeren Nanopartikeln durch die Leber und der Verteilung polymerer Komponenten von Drug Delivery Systemen in verschiedenen Organen von Versuchstieren. Schließlich erfolgte die Charakterisierung der Effizienz verschiedener technologischer Verfahren zur Verteilung von Öl auf pharmazeutischen Hilfsstoffen (mittelkettige Triglyceride [MCT] auf Ca3PO4 und Mg-Al-meta-Silikat) nach Fluoreszenzmarkierung der MCT).
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Biogenic polyelectrolyte multilayers on poly (L-lactide) films for control of osteoblast adhesion. Macromolecular Symposia 294-1 (2010) 133-143
Liu Z-M, Gu Q-Y, Barry A, Xu Z-K, Groth T
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Nanofibers from Blends of Polyvinyl Alcohol and Polyhydroxy- Butyrate As Potential Scaffold Material for Tissue Engineering of Skin. Biomacromolecules 11 (2010) 3413-3421
Asran AS, Razghandi Kh, Aggarwal N, Michler GH, Groth T
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Synergistic Effect of Polyelectrolyte Multilayers and Osteogenic Growth Medium on Differentiation of Human Mesenchymal Stem Cells. Macromolecular Bioscience 10 (2010) 1043-1054
Liu ZhM, Gu Q, Xu ZhK, Groth Th
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Bioactivity of immobilized hyaluronic acid derivatives regarding protein adsorption and cell adhesion. Biotechnology and Applied Biochemistry 2011, 58(5), 376-389
Köwitsch A, Yang Y, Ma N, Kuntsche J, Mäder K, Groth T
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Cell adhesion on nanostructured surfaces designed by nanosphere lithography. Proceedings 10th Int. Workshop on Biomedical Engineering, 2011. ISBN 978-1-4577-0553-3
Niepel MS, Singh P, Fuhrmann B, Leipner HS, Groth T
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Polyelectrolyte multilayers generated in a microfluidic device with pH gradients direct adhesion and movement of cells Lab on a Chip 11(2011) 3326- 3335
Kirchhof K, Andar A, Yin H-B, Gadegaard N, Riehle M-O, Groth T
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Tumor accumulation of NIR fluorescent PEG-PLA nanoparticles: Impact of particle size and human xenograft tumor model. ACS Nano, (2011) 5, 8710-8720
Schädlich A, Caysa H , Mueller T, Tenambergen F, Rose C, Göpferich A, Kuntsche J , Mäder K
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Accumulation of nanocarriers in the ovary: a neglected toxicity risk? Journal of Controlled Release 2012
Schädlich A, Hoffmann S, Mueller T, Caysa H, Rose C, Göpferich A, Li J, Kuntsche J, Mäder K
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Dual Fluorescent HPMA Copolymers for Passive Tumour Targeting with pH-Sensitive Drug Release: Synthesis and Characterisation of Distribution and Tumour Accumulation in Mice by Noninvasive Multispectral Optical Imaging. Biomacromolecules 2012, 13, 652-663
Hoffmann S, Vystrcilova L, Ulbrich K, Etrych T, Caysa H, Mueller T, Mäder K
