Upconverting Nanoparticle Based Probes for Fluorescent Detection and Imaging of Biological Targets

• Applicant: Professor Dr. Otto S. Wolfbeis (†)
• Subject Area: Analytical Chemistry
• Term: from 2010 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 163314386

Aufkonvertierende Phosphore ("upconverting phosphors"; UCPs) sind in der Lage,nahinfrarotes (Laser)licht in sichtbares Licht umzuwandeln. Dies hat im Hinblick auf in vivo-Fluoreszenz-Imaging besondere Bedeutung, da Gewebe meist viel besser für langwelligesLicht durchlässig sind. In diesem Projekt sollen Nanopartikel aus UCPs als Energiedonorenbzw. Lichtquellen eingesetzt werden und fluoreszenzmarkierte kleine bioaktive Sequenzen(Peptide, RNA), die mit einem Fluorophor markiert sind, als Akzeptoren. Spezifisch sollenbiologische Modellvektoren wie z.B. Substrate für das Tumor-markerenzym MMP-2, bzw.auch molekulare Beacons eingesetzt werden. Diese Vektoren sind zum einenfluoreszenzmarkiert und zum anderen an ein UCP immobilisiert. Die Fluoreszenz desorganischen Fluorophors (die nicht mit IR-Licht anregbar ist), soll durch die Emission derUCPs angeregt werden. Auf dieser Grundlage sollen sog. Proximity-based Assays entwickeltwerden. Beim Substrat für die MMP-2 tritt durch Hydrolyse durch das Enzym eineUnterbrechung des Effektes ein, beim molekularen Beacon wiederum erfolgt dies durch eineräumliche Umorientierung. Konkret sollen im Rahmen dieser Arbeit (a) entsprechendeModellsubstrate entworfen und so fluoreszenz-markiert werden, dass sie (b) durch die (roteoder grüne) Emission des UCPs photoangeregt werden können und (c) auf UCPsimmobilisiert werden. Die UCPs sollen mit einer biokompatiblen (Silikat)-Schale ummanteltwerden, und deren Oberfläche soll sich mit der bewährten Click-Chemie modifiziert werden.Diese Chemie (mit Azido- bzw. Alkingruppen) stellt eine relativ neue bio-orthogonaleOberflächenchemie dar, die sehr effizient mit vektorisierten Substraten vereinbar ist.

• DFG Programme: Research Grants