Unsere Forschung
Wir erforschen die physikalischen Grundlagen molekularer und zellulärer Prozesse in lebender Materie, um ein vertieftes Verständnis biologischer Wechselwirkungen zu gewinnen und methodische Grundlagen für die biomedizinische Forschung zu schaffen. Schwerpunkt ist die Entwicklung und Optimierung hochsensitiver, nicht-invasiver Bildgebungsmethoden, mit denen molekulare und zelluläre Interaktionen, insbesondere an biologischen Membranen, unter physiologischen Bedingungen beobachtet werden.
Ein besonderes Profilmerkmal der Forschungsabteilung ist die Anwendung und Weiterentwicklung moderner Super-Auflösungs-Mikroskopieverfahren, darunter die STED- und MINFLUX-Mikroskopie, die es erlaubt, dynamische Prozesse mit nanometrischer Präzision zu verfolgen. Solche Methoden kombinieren Elemente strukturierter Beleuchtung und fluoreszenzspektroskopische Verfahren auf Basis von einzelnen Molekülen, um die kleinsten funktionellen Strukturen im Inneren lebender Zellen sichtbar zu machen.
Die Forschungsabteilung zielt darauf ab, bestehende Bildgebungstechniken gezielt zu verbessern und deren Grenzen zu überwinden – etwa durch neue Fluoreszenzsonden, verbesserte räumliche Auflösung oder höhere zeitliche Präzision. In interdisziplinären Kollaborationen mit Partnern aus Zellbiologie und Medizin entstehen Beobachtungsmethoden, die quantitative Einsichten in zelluläre Organisation und molekulare Dynamik liefern.
Forschungsschwerpunkte
Fluoreszenz- &
Super-Resolution-Mikroskopie
Hochauflösende Fluoreszenzmikroskopie zur zeitlich und räumlich präzisen Untersuchung molekularer Prozesse in lebenden Zellen
Molekulare Dynamik
& Diffusion
Quantitative Analyse molekularer Bewegungen und Wechselwirkungen mittels Fluoreszenz-Korrelations-Spektroskopie und Einzelmolekül-Tracking
Methodenentwicklung &
Bildgebungskombinationen
Weiterentwicklung und Kombination bildgebender Verfahren, einschließlich adaptiver Optiken, Gewebeaufnahmen und korrelativer Ansätze
Membranbiophysik &
Infektionsforschung
Biophysikalische Untersuchung von Zellmembranen sowie molekularer Mechanismen bakterieller Antibiotikaresistenz und viraler Prozesse
Kooperationen und Netzwerke
Die Forschungsabteilung Biophysikalische Bildgebung arbeitet in zahlreichen interdisziplinären Kooperationen, die Bildgebungsmethoden mit biomedizinischer und zellbiologischer Expertise verknüpfen. Wir sind beteiligt am Exzellenzcluster Balance of the Microverse, in dem Forschende mikrobielle Interaktionen und Kommunikation untersuchen. Bildgebende Verfahren der Forschungsabteilung und vor allem das von der Forschungsabteilung aufgebaute und verwaltete Mikroskopiezentrum Microverse Imaging Center tragen dazu bei, molekulare Prozesse und Mikroorganismen unter realen Bedingungen sichtbar zu machen.
Auf nationaler und internationaler Ebene kooperiert die Forschungsabteilung mit Partnern aus Lebens- und Gesundheitswissenschaften, um neue Bildgebungstechnologien in relevante biologische Fragestellungen zu integrieren. Diese Zusammenarbeit ermöglicht es, neu entwickelte Verfahren wie MINFLUX- basierte Mikroskopie direkt in biologische und biomedizinische Kontexte einzubringen und dort weiterzuentwickeln. Dies geschieht unter anderem im Leibniz-Kooperativen Exzellenzprogramm AMPel, im binationalen DFG-ANR-Projekt NanoLipoVirus sowie im Sonderforschungsbereich Polytarget (SFB 1278) zur gezielten Arzneimittelzustellung in Organismen.
Weitere wichtige Kooperationsrahmen sind die DFG-geförderten Graduiertenkollegs RTG PhInt, in denen unter anderem photoschaltbare Membranen, antimikrobielle Materialien und bildgebungsbasierte Analyseansätze entwickelt werden. Ergänzt wird das Netzwerk durch anwendungsnahe Verbundprojekte wie das ZIM-Projekt SMARTIES sowie die durch die Thüringer Aufbaubank geförderten Forschungsgruppen InflamoDetect und Multi-XUV.
Diese Netzwerke schaffen die Voraussetzung, innovative Mikroskopie- und Analyseverfahren frühzeitig in relevante biologische Systeme zu übertragen und ihre Leistungsfähigkeit gemeinsam mit Partnern kontinuierlich zu erweitern.
Ausgewählte Projekte
Fluoreszenzmikroskopie für hochsensitive Bildgebung
Microverse Imaging Center: Hochmoderne Lichtmikroskopie-Unterstützung für Forschende des Microverse-Clusters
Untersuchung der Rolle von Wirtszellen im Lebenszyklus von Viren
NanoLipoVirus: Nanoskalige Aufdeckung der Lipide der Wirtszelle in viraler Zusammensetzung und Aufnahme
Strategien zur Steigerung der Wirksamkeit von Antibiotika
AMPel: Hochauflösende Analyse synergistischer Effekte von membranaktiven Peptiden und Antibiotika auf bakterielle Membranen
Aktuelle Publikationen