Halbleiterbasierte Zwei-Photonen-Mikroskopie zur Untersuchung der Stoffwechselleistung von tierischen Zellen

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Keusgen; Privatdozent Dr. Werner Moritz
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 18448012

Die Nutzung des Zwei-Photonen-Effekts in der Mikroskopie führte in den letzten Jahren zu wesentlichen Verbesserungen der Auflösung von Laser-Scanning-Mikroskopen. Ziel dieses Projekts ist es, den 2P-Effekt für chemisch sensitive Halbleiterbauelemente zu nutzen. Die Erzeugung von Photoströmen im Silicium soll durch die nichtlineare Anregung mittels Femtosekundenlasern realisiert werden. Mit dem aufzubauenden Laserscanningmessplatz können hochauflösende Messungen (Submikrometer-Bereich) von Grenzflächenkonzentrationen und Impedanzen dünner Schichten erfolgen. Die Kombination der nichtlinearen Anregung mit einer optimierten Einkopplung des Lasers auf Basis der SILTechnik (solid immersion lens) lässt eine Auflösung von 200 nm erwarten. Auf der pH-sensitiven Si3N4 -Schicht der Halbleiter/Isolatorstruktur sollen über eine Zucker- Lektinbindung bzw. über ein polymeres Substrat Krebszellen (NCI H125 und Lewis lung cells) sowie in einem weiteren Versuch Makrophagen (J-774A.1) immobilisiert werden. Bei den Krebszellen soll die Ausscheidung an pH-aktiven Metaboliten untersucht werden. Ziel ist hierbei eine Untersuchung der zellulären Antwort auf verschiedene Substratunterlagen (z.B. Apoptose) sowie eine Differenzierung von Zell-Unterpopulationen über zeitlich und räumlich unterschiedliche Stoffwechselmuster. In einer weiteren Versuchsreihe sollen Makrophagen immobilisiert werden. Hier wird die Ausscheidung von pH-aktiven Metaboliten nach Aktivierung der selbigen verfolgt. Mit einem derartigen Testsystem soll die Wirksamkeit von Immunstimulantien sowie die Abbaubarkeit von Biomaterialien durch Makrophagen getestet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen