Optical nanomaterials and arrays for medical and biological research

• Applicant: Privatdozent Dr. Gerhard Mohr
• Subject Area: Analytical Chemistry
• Term: from 2008 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 96356095

Im Rahmen seines Heisenberg-Stipendiums hat der Antragsteller eine Arbeitsgruppe aufgebaut, welche den Hauptschwerpunkt auf die Entwicklung von Sensor-Nanopartikeln und Arrays für die medizinische Forschung legt. Das Team des Antragstellers besteht gegenwärtig aus vier Doktoranden und vier Post-Doktoranden, welche durch die Alexander von Humboldt-Stiftung, durch drei EU-Projekte und durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft unterstützt werden. Die Forschung dieses Teams zeigt, dass es möglich ist, fluoreszierende Sensor-Nanopartikel herzustellen, welche für die kontinuierliche Bestimmung von pH-Wert, Sauerstoffgehalt, sowie Natrium- und Chloridionen in lebenden Zellen geeignet sind. Im gegenwärtigen Antrag werden neue Fluoreszenzindikatoren sowie neue funktionelle Nanopartikel für die medizinische und biologische Forschung entwickelt. Die erste Aufgabe des Projektes ist die Herstellung neuer Indikatorfarbstoffe, welche zur kovalenten Anbindung an Nanopartikel und Arrays erforderlich sind. Die Farbstoffe erlauben die Messung von pH-Wert, Zink-, Calcium-, Magnesium- und Phosphat-Ionen, sowie Sacchariden, biogenen Amine und Aldehyden. Zweite Aufgabe ist die Entwicklung von Sensormaterialien aus den genannten Indikatorfarbstoffen. Fluoreszierende organische und anorganische Nanopartikel werden durch Emulsionspolymerisation von Methacrylaten, Acrylamiden und Siloxanen hergestellt. Die neuen Farbstoffe und Nanopartikel werden auch zur Herstellung von Sensor-Arrays verwendet, bzw. an Nano-Drähten immobilisiert, um eine hochsensitive optische Detektion zu ermöglichen. Dritte Aufgabe ist die Charakterisierung der resultierenden Nanopartikel, Arrays und Nano-Drähte mit Hinblick auf Selektivität, Sensitivität, Ansprechverhalten, sowie Einsatz- und Lagerstabilität. Bei den Nanopartikeln liegt ein spezieller Fokus auf Biokompatibilität und erleichterter Endocytose, um die Partikel vor allem in der Tumorzellenforschung einzusetzen.

• DFG Programme: Research Grants