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

• Subject Area: Statistical Physics, Nonlinear Dynamics, Complex Systems, Soft and Fluid Matter, Biological Physics
• Term: Funded in 2017
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 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 Programme: Major Research Instrumentation
• Major Instrumentation: Aufbau eines modularen Systems zur zeitaufgelösten Einzelmolekül/Enzymdetektion (FCS)
• Instrumentation Group: 5040 Spezielle Mikroskope (außer 500-503)
• Applicant Institution: Technische Universität Dortmund
• Leader: Professor Dr. Matthias F. Schneider