superbright, photostabLe and mUlticolour novel fluoresCent mEtal quaNtum clusters for super-resoluTion imaging

Projektbeschreibung

Höher auflösende Bildgebung im Nanobereich dank besserer Fluoreszenzmarker?

Die superauflösende Mikroskopie hat in der Biologie und Nanomedizin für eine Revolution gesorgt, da Forschende damit komplexe synthetische und biologische Strukturen mit Nanometerauflösung visualisieren können. Hochauflösende Verfahren beruhen auf Fluoreszenzmarkern mit bestimmten Eigenschaften wie Photoschaltung, reversible Bindung und stimulierte Emission. Trotz Fortschritten in diesem Bereich ist die Entwicklung von fluoreszierenden Sonden mit einer hohen Helligkeit und Photostabilität sowie einer geringen Toxizität eine Herausforderung. Das im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen geförderte Projekt LUCENT möchte nanochemische Strategien und Strategien für die Oberflächentechnik kombinieren, damit mehrfarbige atomare Metallcluster gefertigt werden können, die dann in der superauflösenden Mikroskopie zum Einsatz kommen. Die Projektarbeit könnte mehrfarbige dreidimensionale Livebilder mit einer noch höheren Auflösung – bis auf molekulare Ebene – hervorbringen.

Ziel

The breakthrough of super resolution imaging has revolutionized biology and nanomedicine, allowing to visualize synthetic or biological structures with nanometric accuracy and providing a deeper understanding of complex molecular systems. The key idea at the basis of these methods is the use of novel fluorescent markers endowed with specific properties such as photoswitching, reversible binding, stimulated emission and single molecule imaging capabilities. In this emergent framework the fluorescent markers play a role as important as the optical setup utilized for imaging. Therefore, among the prerequisites for successful nanoscopic imaging the selection of the suitable fluorophore is essential. Despite the recent advances in the development of super-resolution microscopy techniques, fluorescent probes with high brightness, high photostability and low toxicity remains an unmet need. This proposal aims at developing ultrasmall photoluminescent atomic metal quantum clusters as new generation of advanced optical probes for super-resolution microscopy. To this purpose, we will apply a combination of property-designed nanochemistry routes and surface engineered strategies for producing multicolour atomic metal clusters that will provide novel model systems for single molecule imaging. The strategy will focus at three important levels: synthesis, biocompatibility and preliminary cellular imaging, application in super-resolution microscopy. The research activity here proposed could realistically lead to live, multicolour, three-dimensional images with an even higher resolution – down to the molecular level – with applications in biology and nanotechnology. To this end, LUCENT will employ a multidiscicplinary approach whose strength resides in the combination of the complementary expertise of the experienced researcher –design of new probes - and the host institution - nanoscopy.