SFB 1449/2: Entwicklung, Charakterisierung und Anwendung von Nanosonden für fortgeschrittene FLIM-Studien an synthetischen und zellulären Hydrogelen (TP A04)

In der ersten Förderperiode haben wir die Fluoreszenzlebensdauer-Signaturen von fluoreszierenden Molekülrotor-Farbstoffen (FMR) auf Schleim und schleimähnlichen Hydrogelen analysiert. In dieser Förderperiode werden wir viskositätssensitive Sonden mit hoher Zelloberflächenaffinität (Kd ≤ 1 nM) entwickeln, um einen hohen Kontrast bei der selektiven Bildgebung von Schleim/Glykokalyx zu erzielen und eine waschfreie Analyse empfindlicher Zellen unter Erhalt des Schleims zu ermöglichen. Zu diesem Zweck werden wir die Boronsäureeinheiten, ihre Anzahl und ihren Abstand systematisch variieren und den Einfluss der Ladung und Flexibilität des Peptidgerüsts untersuchen. Besondere Aufmerksamkeit wird auch der Rolle der Linker gewidmet, die durch Trennung des FMR vom Glykanerkennungsmodul eine glykanunabhängige Viskositätsmessung ermöglichen müssen. Wir wollen synthetische Hydrogele untersuchen, um den Einfluss der Hydrogelrheologie und der Maschenweite sowie der Diffusion kleiner Moleküle/Partikel (z. B. Proteine) auf die Photodynamik von FMRs zu analysieren. Auf der Grundlage dieser Untersuchung werden wir FLIM auf FMR-gefärbten Schleim mit zunehmender Komplexität (von Ex-situ-Untersuchungen von Sputumproben von Patienten bis hin zu nativem Schleim, der auf lebenden Zellen gewachsen ist) anwenden und die Schleimviskosität und ihre räumliche Heterogenität bei Gesundheit, Krankheit und Behandlung bestimmen. Zusätzlich zur Verwendung der fortschrittlichen FLIM-Methoden werden wir untersuchen, ob Viskositätsänderungen auch durch Fluoreszenzintensitätsverhältnis-Bildgebung visualisiert werden können, was mit Standard-Fluoreszenzmikroskopen möglich wäre.