Automatisches High Content Mikroskop

• Fachliche Zuordnung: Polymerforschung
• Förderung: Förderung in 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 420378405

In der Universität Jena wird an der Entwicklung von maßgeschneiderten Makromolekülen als zentralen Bausteinen der Nanomedizin fach- und fakultätsübergreifend im Zusammenspiel der Chemie, Biochemie, Pharmazie, Materialwissenschaften und Medizin geforscht. Mit der nachfolgenden kontrollierten Herstellung von Nanocontainern wird ein wichtiger Beitrag zur Thematik „Soft Matter“ geleistet. Für die Anwendung von Nanoobjekten ist dabei eine detaillierte Untersuchung dieser in Wechselwirkung mit biologischen Komponenten oder Zellen stehenden Systeme unerlässlich. Dafür sollen die aktuell schon durchgeführten Untersuchungen zur Zell-Material Interaktion durch die Möglichkeit einer erweiterten und hoch-modernen mikroskopischen Untersuchung in Form des beantragten automatischen Lebendzell-High-Content Mikroskops sinnvoll ergänzt und auf den neuesten Stand der Technik gebracht werden. Das beantragte Mikroskop soll durch insgesamt vier Arbeitsgruppen (Schubert, Heinzel, Brendel, Träger) verwendet werden. In allen Forschungsprojekten wird mit unterschiedlichen thematischen Schwerpunkten die Interaktion von synthetischen polymerbasierten Substanzen und formulierten Nanostrukturen mit zellulären Systemen untersucht. Dies beinhaltet zum einen die Beurteilung der zellbiologischen Kompatibilität, aber darüber hinaus vor allem funktionelle Analysen. Bei der überwiegenden Anzahl an Proben wird es sich um nanopartikuläre Wirkstoffträger für biomedizinische und diagnostische Anwendungen handeln, bei denen die Aufnahme in die Zielzellen, die intrazelluläre Verteilung sowie die Freisetzung des Wirkstoffes und der Abbau der Wirkstoffträger unter physiologischen Bedingungen untersucht werden soll. Hier stellt die automatisierte High Content Mikroskopie eine ideale Plattform dar, um eine Vielzahl an Zellen nicht nur hinsichtlich der Partikelaufnahme, sondern auch deren Einfluss auf die Zellphysiologie zu untersuchen und zu quantifizieren. Damit können Materialbibliotheken effizienter hinsichtlich ihrer biologischen Interaktion untersucht werden, um langfristig geeignete Formulierungen für die Nanomedizin zu identifizieren. Das beantragte Gerät ermöglicht in der gewählten Konfiguration mit Inkubationseinheit ein automatisiertes sowie zeit- und ortsaufgelöstes Screening der zellulären Aufnahme und Wirkung einer Vielzahl verschiedener Polymermaterialien bzw. Nanostrukturen innerhalb kürzester Zeit bei identischen Aufnahmebedingungen und unter physiologischen Bedingungen. Des Weiteren ist die Erfassung einer großen Anzahl von Zellen innerhalb einer Probe sowie einer hohen Probenanzahl möglich und aufgrund der exzellenten LED und Filterausstattung können mehrere Fluoreszenzmarker zellulärer und nanopartikulärer Strukturen unter Vermeidung phototoxischer Effekte detektiert werden. Das beantragte Mikroskop stellt somit eine wichtige Grundlage für bestehende und zukünftige Forschungsprojekte innerhalb der zentralen Einrichtung des JCSM dar, auch für den 2017 etablierten SFB 1278.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Automatisches High Content Mikroskop
• Gerätegruppe: 5042 Mikroskope für Hochdurchsatz und Screening
• Antragstellende Institution: Friedrich-Schiller-Universität Jena
• Leiter: Professor Dr. Ulrich S. Schubert