Aufbau eines modularen Systems zur zeitaufgelösten Einzelmolekül/Enzymdetektion (FCS)

• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung in 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 387637964

Ziel des Antrags ist der Aufbau eines vielseitigen und modularen optischen Systems zur Detektion von Einzelmoleküleigenschaften in weichen Grenzflächen. Im Vordergrund steht dabei die Kopplung zwischen Grenzflächenzustand und katalytischer Aktivität einzelner Enzyme, d.h. inwieweit die Fluktuationen der Umgebung (Mikroenvironment) die Proteinfunktion bestimmen. Das System wird mit verschiedenen vorhandenen Oberflächentechniken (Akustische Oberflächenwellen, Langmuir-Trog, etc.) kombiniert, um Enzyme in Membranen (Lipidbilayern und -monolagen) zu untersuchen. Es soll ein breites, ausbaufähiges Spektrum an Einzelmoleküleigenschaften wie Photon counting, Polarisation, Lebenszeiten, etc. untersucht werden können. Zur Messung einzelner katalytischer Ereignisse sind SPADs mit hoher Quanteneffizienz notwendig. Die Untersuchungen zur Zustandsbestimmung erfordern zeitaufgelöste Messungen mit sehr kurzen Totzeiten und hohen Zählraten. Das Lasersystem muss sowohl gepulst als auch im cw-Mode betrieben werden können, um Rotationsdiffusionsmessungen zu ermöglichen. Zur Lokalisation von Proteinen in der Membran wird ein geeignetes Mikroskop benötigt. In Zukunft sollen außerdem Messungen an Zellmonolayern durchgeführt werden (àImaging/Scanning) und mehrere Einzelmolekülparameter sollen simultan bestimmt werden. Dazu ist eine einfache Erweiterbarkeit des Systems auf 4 bzw. 8 Detektoren sowie weitere Laser unbedingt erforderlich. Die technischen Anforderungen werden nur vom beantragten System erfüllt.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Aufbau eines modularen Systems zur zeitaufgelösten Einzelmolekül/Enzymdetektion (FCS)
• Gerätegruppe: 5040 Spezielle Mikroskope (außer 500-503)
• Antragstellende Institution: Technische Universität Dortmund
• Leiter: Professor Dr. Matthias F. Schneider