STimulated Emission Depletion (STED) – Mikroskop

• Fachliche Zuordnung: Chemische Festkörper- und Oberflächenforschung
• Förderung: Förderung in 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 547559178

Es wird ein STED-Mikroskop (Stimulated Emission Depletion) beantragt, das zur hoch-aufgelösten optischen Untersuchung von farbstoffmarkierten Proben mit einer sub-50 nm Auflösung eingesetzt werden soll. Die Einsatzgebiete erstrecken sich disziplinübergreifend von physikochemisch und materialchemisch motivierten Arbeiten vornehmlich an polymeren und organischen Systemen bis in die Mikrobiologie und Zellbiologie. Da sich mit der STED-Mikroskopie Präparate untersuchen lassen, die mit Fluoreszenzfarbstoffen markierbar sind, eignet sich die Methode hervorragend für den Einsatz als integraler Bestandteil einer zukünftigen am INCYTE (Interdisziplinäres Forschungszentrum für Nanoanalytik, Nanochemie und cyberphysische Sensortechnologien) verorteten dreigliedrigen interdisziplinären Core Facility an der Universität Siegen. Der Schwerpunkt der Verwendung des beantragten Geräts soll dabei auf die Möglichkeit ausgerichtet sein, hochaufgelöste Fluoreszenzmessungen an sehr unterschiedlichen Systemen und unter unterschiedlichen Bedingungen zu ermöglichen. Dies betrifft zum einen in der Nanochemie die Lokalisation von Farbstoffmarkern an nanoskaligen Polymerproben und Polymerarchitekturen, die Untersuchung von neuartigen fluoreszenzbasierten Sondenmolekülen und Sensorikansätzen und die zeitaufgelöste Analyse dynamischer Prozesse unter gut definierten Bedingungen in Hinblick auf Temperatur und die Zusammensetzung von Medien an fest-flüssig oder flüssig-flüssig Grenzflächen. Des Weiteren sollen die Wechselwirkung von Zellen mit nanostrukturierten Polymeren, die Wirkweise von stimulusresponsiven Polymerschichten zur Zelltrennung, die Wirkstoffdiffusion in und die Freisetzung aus polymeren Matrices, Fragestellungen der molekularen und zellulären Physiologie, Biomaterialien aus Chitin und Chitosan, die Funktion von Chitin-Acetylierungscodes bei Insekten, RNA in neurodegenerativen Erkrankungen und mikrobielle Kokulturen (auch in S1 / S2-Laboren) mit hoher Auflösung untersucht werden. Vor allem sollen durch die hohe Ortauflösung wesentlich tiefergehende Einsichten erhalten werden, als dies aktuell durch ensemble-averaging Techniken oder Fluoreszenzmikroskopie mit beugungsbegrenzter Auflösung möglich ist, sowohl in etablierten als auch neuen nanoskaligen und nano- bzw. mikrostrukturierten Systeme im Sinne von funktionellen Struktur-Eigenschaftsbeziehungen. Die mikroskopischen Experimente in einem der Kernprojekte zielen auf die Aufklärung von Wachstum-, Schrumpfungs- und Koaleszenzprozessen von Oberflächennanoblasen in wässrigen Medien auf unterschiedlich funktionalisierten und strukturierten Oberflächen ab. Insbesondere soll durch eine hochaufgelöste nicht-invasive Verfolgung der Blasen analysiert werden, welche Veränderungen bei Änderungen von Zustandsgrößen, wie Temperatur, Druck, oder auch der Konzentration von Ko-Soluten auftreten, was zum besseren Verständnis von Oberflächennanoblasen und der Falsifizierung neuer theoretischer Ansätze genutzt wird.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: STED-Mikroskop für die hochaufgelöste Fluoreszenzmikroskopie
• Gerätegruppe: 5090 Spezialmikroskope
• Antragstellende Institution: Universität Siegen
• Leiter: Professor Dr. Holger Schönherr