Konfokalmikroskop zur 4D Abbildung von multizellulärer Struktur und Aktivität

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 465594799

Die Grundlagen der Strukturbildung multizellulärer Systeme ist eine aktuelle Fragestellung der Physik aktiver Materie. In den letzten Jahren ist neben der genetischen Regulation auch die Rolle mechanischer Kräfte zu einem eigenständigen Fachgebiet, der Mechanobiologie, geworden. Die Differenzierung von Stammzellen und das damit einhergehende Wachstum multizellullärer Systeme ist soweit fortgeschritten, dass künstliche "Organoide" erzeugt werden können, die ein enormes Potential in der Grundlagenforschung, aber auch für pharmazeutische Teststudien haben. Eine grundlegende Frage im Feld ist, wie das Wachstum durch künstliche Nano- und Mikrostrukturen der extrazellulären Umgebung gesteuert und die gewünschten zellulären Funktionen angeschaltet werden können.In der neu am LS Rädler etablierten Nachwuchsgruppe von Dr. Serwane werden im Rahmen seines ERC Starting Grant Projekts ROMB das Wachstum künstlicher neuronaler Netze (Retina Organoide) aus einzelnen Zellen untersucht. In der Arbeitsgruppe von Prof Rädler wird Zellmigration einzelner Zellen und Zellverbände in künstlichen Nano-und Mikrokonstrukten im Rahmen des SFB 1032 (Nanoagents) "raumzeitliche Kontrolle molekularer und zellulärer Prozesse" untersucht.In diesem Zusammenhang wird ein gemeinsames Konfokalmikroskop beantragt, welches es erlaubt, Skalen im Bereich von einigen hundert Nanometern bis hin zu mehreren Millimetern in komplexen 3D Zellsysteme abzubilden, sowie durch Laser-basierte Techniken zu erproben und zu manipulieren. Dabei ist es wesentlich, dass das Konfokalmikroskop in der Lage ist, Zellverhalten in physiologischen und künstlichen Umgebungen über längere Zeit aufzunehmen (4D-Abbildung).Folgende Kriterien sind für die Projekte von zentraler Bedeutung:1. Verschiedene Laserlinien, um verschiedene zelluläre Komponenten abbilden zu können.2. Räumliche Auflösung, mit der nanostrukturierte Umgebungen aufgenommen werden (<200nm),3. Schnelle Fluoreszenzmessungen (Ca-Imaging) zum Auslesen neuronaler Antworten (<25 ms pro Bild, bei optimalem Signal-Rausch Verhältnis)4. Niedrige Phototoxizität für 4D Messungen über 48h hinweg.5. Schnelle spektrale Detektion zur Charakterisierung lokaler Licht-Materie Wechselwirkung.Ein entsprechendes Gerät ist weder am Lehrstuhl noch in näherer Umgebung der Physik-Fakultät in der Innenstadt verfügbar. Die Beschaffung soll ein 19 Jahre altes Konfokalmikroskop aus der Erstausstattung am Lehrstuhl Rädler ersetzen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Konfokalmikroskop zur 4D Abbildung von multizellulärer Struktur und Aktivität
• Gerätegruppe: 5090 Spezialmikroskope
• Antragstellende Institution: Ludwig-Maximilians-Universität München
• Leiter: Professor Dr. Joachim Rädler