Nanoworld schaut zur Biologie für bessere medizinische Geräte
Biologische molekulare Motoren (SMM) sind an vielen Krankheiten beteiligt, sowohl an Infektionen als auch an Krankheiten wie Alzheimer und Werner-Syndrom. Ihr Studium hat der Welt der Nanowissenschaften einiges zu bieten, wodurch ihre Funktionsweise sogar noch besser untersucht werden kann. Dies ist für die spätere Gestaltung der therapeutischen und gesundheitsfördernden Geräte wichtig. Eine Fluoreszenz-Lebensdauer Imaging Nanoskopie (Fluorescence Lifetime Imaging Nanoskopie, FLIN) ermöglicht die Untersuchung von Einzelmolekülen (SMS) und SMM, und verbessert unser Verständnis von Phänomenen in der Nanowelt. Zu den Einschränkungen für solche Studien gehörten Auflösung und kurze Beobachtungszeit: diese können mit FLIN, einer Erweiterung des Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy (FLIM) in den Nano-Bereich, gelöst werden. Minimal-invasive FLIN (MI-FLIN) verwendet ultrasensitive, nicht-Scanning Imaging Detektoren, basierend auf zeit- und ortskorrelierter Einzelphotonenregistrierung (time- and space-correlated single photon counting, TSCSPC). Dadurch sind lange Beobachtungen der lebenden Zellen und SM/SMM möglich, ohne die Zelle zu schädigen oder irreversibles Bleichen. Das Projekt "Long-period observation of single (bio)-molecular motors by minimal-invasive fluorescence lifetime imaging nanoscopy (FLIN)" (Singlemotor-FLIN) zielte darauf ab, einen FLIN-Prototyp zu entwickeln, um die Anstrengungen in der zellbiologischen Forschung und im Nanobereich zu stärken. Die EU finanzierte Studie konzentrierte sich auf die Umsetzung von MI-FLIN/FLIM und bezweckte die Verbesserung der Aspekte der bestehenden TSCSPC-Detektoren. Außerdem untersuchte es potentielle Funktionen wie Nanometer-SMM-Tracking. Man versuchte auch, die Fähigkeiten von SM/SMM Beobachtung mit einem Total Internal Reflection Fluorescence (TIRF)-Mikroskop zu verbessern. Das Singlemotor-FLIN Projekt hat eine Multi-Komponenten-FLIN-Vorrichtung für Experimente entwickelt, um seine Ziele zu verwirklichen. Neuartige Gerät halfen bei der Realisierung praktischer Verbesserungen des TIRF-Mikroskops und FLIN wurde durch Anwendung der TSCSPC-Methode erreicht. Erreicht wurde dies durch Bereitstellung der Wirksamkeitsstudie für die Funktionsweise des Nanoskops. Auch bot ein internes und externes Multi-Anoden (MA) TSCSPC-Detektor-System die Möglichkeit zum Einrichten und Testen eines MA-Prototypen. Ein besseres Verständnis der Prozesse, die die biologische "Maschine" antreibt, bietet das Potenzial für verbesserte Modellsysteme und schließlich die Entwicklung künstlicher Motoren. Die Arbeit in diesem Bereich verspricht die Stärkung der biologischen und nicht-biologischen Schnittstellen für Anwendungen in der biologischen und medizinischen Forschung sowie der Nanowissenschaften und ihrer Technologien.