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Arbeitsgruppe Biopolarisation

Wissenschaftliches Profil

Die Arbeitsgruppe „Biopolarisation“ hat ihren wissenschaftlichen Schwerpunkt in der Verfolgung und Weiterentwicklung des neuartigen technologischen Ansatzes, die optische Polarisierbarkeit biologischer Spezies mittels der Wechselwirkung des erzeugten elektromagnetischen Nahfeldes mit einer leitfähigen Spitze eines Rasterkraftmikroskopes zur Charakterisierung der biologischen Spezies zu nutzen. Gegenüber der üblichen optischen Detektion bietet die Auslese mittels Rasterkraftmikroskopie den Vorteil, dass sie nicht durch Streulicht beeinflusst wird und so eine um Größenordnungen höhere Genauigkeit erzielt werden kann. Der neuartige Forschungsansatz dient damit der Ergänzung bereits am IPHT vorhandener Charakterisierungsmöglichkeiten biologischer Spezies und wird insbesondere in Zusammenarbeit mit der Gruppe Klinisch-Spektroskopische Diagnostik genutzt.

Neben diesem neuartigen technologischen Ansatz nutzen und verbessern wir optische polarisationsaufgelöste Fluoreszenzmikroskopie-Bildgebungsverfahren, insbesondere, die in der Gruppe von Ivan Scheblykin in Lund entwickelte zweidimensional polarisationsaufgelöste optische Mikroskopie (2D POLIM) zur Strukturaufklärung ex vivo in biologischem Gewebe und biotechnologischen Materialien auf der mm- bis nm-Skala.

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt liegt auf der Charakterisierung und Weiterentwicklung von Chips mit implementierten oberflächennahen elektrischen Ladungsmustern. Erste Tests derartiger PolCarr®-Chips demonstrieren die stabile Anhaftung von DEAE-DEXTRAN(+). Damit öffnen sich vielversprechende Möglichkeiten zur spezifischen Anhaftung biologischer Spezies, insbesondere wird eine Charakterisierung der Biomaterialien ohne Trocknungsschritt möglich.

Interesse geweckt? Wir sind eine im Aufbau befindliche Gruppe und freuen uns über Interesse an Zusammenarbeit, insbesondere auch im Rahmen von Bachelor- und Masterarbeiten.

Forschungsthemen

  • Untersuchung der optischen Polarisierbarkeit biologischer Spezies auf der µm- und nm-Skala
  • Entwicklung einer neuen Diagnosetechnik zur Korrelation von optischer Polarisierbarkeit und pathologischer Eigenschaften ausgewählter biologischer Spezies
  • Aufbau einer Datenbank zur optischen Polarisierbarkeit biologischer Spezies in Relation zu pathologischen Fragestellungen
  • Detektion früher pathologischer Proteinaggregationsstufen in biologischem Gewebe ex vivo zur Erforschung pathologischer Prozesse
  • Nutzung von photo-induzierter Rasterkraftmikroskopie und polarisationsaufgelöster Fluoreszenzmikroskopie als Bildgebungsverfahren für biomedizinische Proben
  • Charakterisierung und Weiterentwicklung von volumenfunktionalisierten Trägermaterialien mit gezielter Ausnutzung von oberflächennahen elektrostatischen Kräften für spezifisches Anhaften von Biomaterialien

Adressierte Anwendungsfelder

  • Screening von pathologischen Spezies aus Körperflüssigkeit zur Erkennung von Infektionskrankheiten
  • Erforschung von pathologischen Prozessen, die im Zusammenhang mit pathologischer Proteinaggregation stehen
  • Biologisch-chemische, nanoskalige Charakterisierung von Oberflächen mittels photo-induzierter Rasterkraftmikroskopie im Zusammenhang mit biomedizinischen Fragestellungen

Kooperationspartner

  • Prof. Dr. Ivan Scheblykin, Single Molecule Spectroscopy Group und NanoLund, Lund University, Lund, Schweden
  • Neben verschiedenen Kooperationen im Haus, arbeiten wir mit mehreren Arbeitsgruppen an der Friedrich-Schiller-Universität Jena und dem Universitätskrankenhaus Jena zusammen
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