Dynamik und Wechselwirkungen von Bio-Nanostrukturen
Diese TIMed CENTER Core Facility erforscht die nanoskopischen Wurzeln molekularer Interaktionen von Bio-Nanostrukturen.
Sie bilden die Grundlage aller biologischen Prozesse: molekulare Wechselwirkungen von Bio-Nanostrukturen. Sowohl aus medizinischer als auch aus pharmakologischer Sicht sind sie somit von hoher Relevanz. Um genau zu verstehen, wie diese Prozesse funktionieren bzw. welche Ablaufstörungen auftreten können, muss man diese bis an ihre nanoskopischen Wurzeln zurückverfolgen und sie charakterisieren.
Um diese Aufgabe zu lösen, setzt die TIMed CENTER Core Facility „Dynamik und Wechselwirkungen von Bio-Nanostrukturen“ auf die Hochgeschwindigkeits-Rasterkraftmikroskopie. Mit ihr lassen sich die Proteindynamik, molekulare Wechselwirkungen und Konformationsänderungen markierungsfrei und mit submolekularer Auflösung verfolgen. Dies passiert in Echtzeit und unter physiologischen Bedingungen.
Die Kombination von Fluoreszenz- und Rasterkraftmikroskopie ermöglicht es, Zellen zu manipulieren und Biomoleküle wie zum Beispiel Wirkstoffe zur Zelle zu transportieren. Ergänzend zum bildgebenden Verfahren kommen biophysikalische Einzelmolekülkräfte (Kraftspektroskopie) zum Einsatz, um Bindungskräfte zu bestimmen oder Oberflächen physikalisch charakterisieren. Auch mit Ensemblemethoden wird hier gearbeitet, um zwischenmolekulare Wechselwirkungen und chemische Raten zu quantifizieren. Basierend auf den gewonnenen Informationen wird ein umfassendes Modell eines molekularen Prozesses erstellt, das in der Arzneimittelentwicklung Anwendung findet.
Funktionen und Services
- Analyse von molekularen Wechselwirkungen und physikalischen Oberflächeneigenschaften mittels Einzelmolekülkraftspektroskopie, Quarzkristallmikrowaage (QCM) und Oberflächenplasmonresonanzimaging (SPRi)
- Chemische Raten und Affinitäten, Stöchiometrie, Multivalenz, Wechselwirkungskräfte und Energien
- Direkte, markierungsfreie Visualisierung von Biomolekülen, Interaktionen und Konformationsänderungen mittels High-Speed Rasterkraftmikroskopie (HS-AFM); zeitlich sowie räumlich hochauflösende zelluläre Interaktionsstudien (Wirkstoffcharakterisierung) (FM-AFM)
- Ergebniskombination und Modellbildung, mathematische Modellierung und Simulation