Das Institut für Nanophotonik Göttingen e.V. startet gemeinsam mit der Ionovation GmbH das Innovationsprojekt „LipidSTar – Superresolutions-Technologie“.
Biologische Zellen sind von einer Membran umgeben, die als Barriere zwischen der Zelle und ihrer Umgebung fungiert. Diese Zellmembran besteht hauptsächlich aus Lipiden und Proteinen und erfüllt eine Vielzahl lebenswichtiger Funktionen: Sie schützt die Zelle vor äußeren Einflüssen, unterstützt die Signalübertragung und reguliert den Stofftransport, der Nährstoffe in die Zelle leitet. Das Verständnis der Funktionsweise der Zellmembran ist essenziell, um pharmazeutische Substanzen erfolgreich in die Zelle einzubringen, damit sie dort ihre Wirkung entfalten können, und um schädliche Effekte intrazellularer Pathogene durch neue antivirale und antibakterielle Therapien zu bekämpfen.
Für die Erforschung der Zellmembran ist die höchstauflösende Fluoreszenzmikroskopie unverzichtbar, da sie dank ihrer exzellenten räumlichen Auflösung bis hinunter zu einzelnen Nanometern in der Lage ist, den Aufbau der Membran und die dort ablaufenden dynamischen Prozesse detailliert zu visualisieren. Die Untersuchung der Zellmembran im zellulären Kontext ist jedoch herausfordernd, da kontrollierte Experimentbedingungen in Zellen schwierig zu realisieren sind. Künstliche, freistehende Lipiddoppelschichten bieten ein ideales Modellsystem für die Membranforschung, da sie die natürlichen Eigenschaften von Zellmembranen nachahmen können, ohne durch Interaktionen mit zellulären Komponenten gestört zu werden. Allerdings besitzen solche freistehenden Lipiddoppelschichten üblicherweise nur eine geringe räumliche Stabilität, was ihre Visualisierung mit höchster räumlicher Auflösung aktuell noch deutlich behindert.
Um dieses Problem zu lösen, forscht das Institut für Nanophotonik gemeinsam mit der Ionovation GmbH an einer Technologieplattform, mit der künstliche, freistehende Lipiddoppelschichten direkt auf dem Mikroskop erzeugt, durch Zugabe von Effektoren gezielt beeinflusst und unter Verwendung des MINFLUX-Prinzips optisch mit bisher unerreichter räumlicher und zeitlicher Auflösung untersucht werden können. Diese Plattform wird neue, einzigartige Möglichkeiten zur Erforschung von Membranorganisation und -funktion bieten, wovon verschiedenste Forschungsfelder wie Zellbiologie, Toxikologie, Umwelttechnologie und Wirkstoffentwicklung profitieren werden.
Das Projekt erhält eine Förderung durch die Europäische Union sowie durch das Land Niedersachsen.
