Fotoschaltbare Cyaninfarbstoffe für die hochauflösende Mikroskopie

• Antragstellerin: Dr. Virginia Wycisk
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 411742491

Superauflösende Mikroskopie bietet die einzigartige Möglichkeit zelluläre Prozesse in lebenden Zellen zu untersuchen. Um die Aufnahme von hochaufgelösten Bildern zu sichern, werden fotoaktivierbare Farbstoffe benötigt, welche mit Hilfe von Bestrahlung von einem dunklen (OFF)-Zustand in einen Zustand mit hoher Lichtemission (ON) versetzt werden können. Bisher wurden fotoschaltbare Proteine verwendet, aber die geringe Fotostabilität und die aufwändige Herstellung mittels genetischen Materials verhinderte eine breitere Anwendung in der superauflösenden Mikroskopie. Weiterhin können mit dieser Strategie keine endogenen Proteine markiert werden. Der Gebrauch von synthetischen molekularen Schaltern in lebenden Systemen ist dagegen noch wenig erforscht. Molekulare Designs von organischen Farbstoffen wurden grundsätzlich konzipiert, jedoch ist die Realisierung in lebenden Systemen schwierig, da meist schädliche ultraviolette Strahlung während des Schaltprozesses verwendet wurde. Mein Forschungsprojekt fokussiert sich daher auf die Entwicklung neuer fotoschaltbarer Farbstoffe, die sowohl fotostabil als auch mit sichtbaren Licht schaltbar sind. Aus früheren Studien, die an der Freien Universität Berlin durchgeführt wurden, konnte ich mir bereits ausführliche Kenntnisse in der Synthese von Cyaninfarbstoffen und in der chemischen Modifizierung ihrer optischen Eigenschaften aneignen. Weiterführende Studien bestätigten ihre Tauglichkeit als Farbstofflabel für die optische Bildgebung von Lebendzellen. Zusammen mit der Arbeitsgruppe von Professor Anderson (Oxford, UK), möchte ich diese Farbstoffe zu maßgeschneiderten Fotoschaltern mit optimierten fotophysikalischen Eigenschaften für die hochauflösende Mikroskopie weiterentwickeln. Das Projekt soll auf meine vorhandenen Kenntnisse zur Modifizierung von Cyaninfarbstoffen aufbauen und mit der Expertise zu fotoschaltbaren Schaltern aus dem Anderson-Labor kombiniert werden. Mit meinem Forschungsprojekt verfolge ich neue Ansätze für die Entwicklung von fotoschaltbaren Farbstoffen für die höchstauflösende Mikroskopie von lebenden Zellen und möchte damit zu einem besseren Verständnis von lebenden Systemen beitragen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Harry Anderson, Ph.D.