Entwicklung einer zeitaufgelösten Tracking-Mikroskopie zur Verfolgung der intrazellulären Freisetzung von Nukleinsäuren durch Lipid-Nanopartikel.

SEMPA-Track steht für “Spectrally Encoded Multiphoton PArticle-Tracking”.

Das Vorhaben hat zum Ziel eine neue Mikroskopietechnik zu entwickeln, mit der es möglich ist, die Fluoreszenz der Probe in dreifacher Weise zu nutzen. Neben der gewöhnlichen, mikroskopischen Bildgebung werden die Photonen zusätzlich zeitlich aufgelöst detektiert, um die Lebensdauer der fluoreszierenden Moleküle zu bestimmen. Damit kann in Echtzeit der physiologische Zustand von gefärbten Lipid Nanopartikeln ermittelt werden, die als sogenanntes Taxi genetische Information (mRNA) in Zellen schleusen. Der Trick besteht darin, dass die Lebensdauer empfindlich vom pH-Wert der Umgebung abhängt. Dieser soll eine große Rolle bei der Weitergabe der Information an die Zelle spielen: Steigt er über einen gewissen Schwellwert, dann lösen sich die Partikel auf und setzen die mRNA frei (endosomal release), so dass die Zelle auch auf sie zugreifen kann. Mit den Experimenten soll der Freisetzungsmechanismus genauer untersucht werden, um Impfstoffe der neuesten Generation wirkungsvoller zu machen. Eine Schwierigkeit bei den Untersuchungen besteht darin, dass die Partikel nicht fixiert sind, sondern frei diffundieren. Für die Verfolgung der erratischen 3D-Bewegung (Tracking) entwickeln wir eine spezielle Zweifarben-Technik, welche schließlich die dritte Nutzung der Fluoreszenz darstellt und so das detektierte Signal optimal ausschöpft.