Das Leibniz-Zentrum für Photonik in der Infektionsforschung (LPI) ist eine vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) im Rahmen der Nationalen Roadmap für Forschungsinfrastrukturen geförderte, nutzeroffene Translationsforschungsinfrastruktur mit einem Gesamtbudget von rund 182 Millionen Euro.

Das LPI legt seine Leistungen entlang einer diagnostischen und therapeutischen Pipeline an. Es verbindet Entwicklung, Testung und Transfer so, dass Projekte aus Wissenschaft und Wirtschaft definierte Übergabepunkte und verlässliche Prozesse vorfinden. Damit unterstützt das LPI die Umsetzung lichtbasierter Verfahren für Diagnose, Monitoring und Therapie von Infektionskrankheiten bis hin zu anwendungsnahen Lösungen.

Das Teilvorhaben BT-5 im LPI-Projekt adressiert die schnelle und robuste Detektion molekularer Bindungsereignisse über plasmonische Resonanzverschiebungen. Molekulare Bindungsassays mit funktionalisierten Nanopartikeln ermöglichen kurze Reaktionszeiten, geringe Probenvolumina und große effektive Reaktionsflächen. Die markierungsfreie Auswertung über Plasmonenresonanzverschiebungen erfordert jedoch idealerweise eine hyperspektrale Bildgebung, bei der für jeden Bildpunkt ein vollständiges Spektrum erfasst wird.

Konventionelle hyperspektrale Verfahren sind meist scannend ausgelegt – räumlich, spektral oder interferometrisch – und dadurch zeitaufwendig sowie anfällig für Driftartefakte. Am Leibniz-IPHT wurde ein nicht-scannendes hyperspektrales Bildgebungssystem entwickelt, das auf einer Mikrolinsen-Architektur nach dem TIGER-Prinzip basiert und mit einer einzelnen Aufnahme pro Bildpunkt ein vollständiges Spektrum liefert. Dieser Ansatz eignet sich besonders für die Detektion kleinster plasmonischer Resonanzverschiebungen.

Ziel des Arbeitspakets ist es, dieses System gezielt an die Anforderungen der Plasmonenresonanzmessung anzupassen und für molekulare Bindungsassays zu evaluieren. Erwartet wird, dass selbst sehr kleine, partikelindividuelle Resonanzverschiebungen zuverlässig nachweisbar sind. Damit wird eine ortsaufgelöste Kartierung der Plasmonenresonanz möglich, die – über die Auswahl spezifischer Fängermoleküle – Einblicke in bakterielle sowie Wirtszell-Sekretionsprozesse mit hoher molekularer Spezifität erlaubt.