Untersuchungen zur biophysikalischen Antwort von Suspensionszellen auf einen osmotischen Stress auf einer Millisekunden Zeitskala

• Antragsteller: Professor Dr. Oliver Otto
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik ; Biophysik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 555508590

Der vorliegende Antrag zielt auf die Untersuchung der biophysikalischen Eigenschaften von Suspensionszellen ab, die einem osmotischen Stress auf einer Millisekunden Zeitskala ausgesetzt sind. Die Ergebnisse dieser grundlegenden Studie könnten helfen besser zu verstehen, wie beispielsweise Blutzellen mit dem Osmolaritätsgradienten in der Vasa recta der menschlichen Niere umgehen oder wie Leukozyten Gewebeschäden durch "Osmotic Surveillance" erkennen können. Im Rahmen des Projektes werden Experimente an Suspensionszellen in mikrofluidischen Systemen unter Verwendung von "Virtuellen Kanälen" durchgeführt, wobei folgende biophysikalischen Eigenschaften analysiert werden: Zellverformung, Zellgröße (Fläche und Volumen), Zellelastizität und Zellviskosität. Das Projekt versucht folgende wissenschaftlichen Fragen zu beantworten: 1. Wie ändern sich die biophysikalischen Eigenschaften von Suspensionszellen auf einer Millisekunden Zeitskala bei einem hypo- und hyperosmolaren Stress? 2. Hängt die Antwort der Zellen von der Stärke des Stresses ab? 3. Existieren charakteristische Zeitskalen für die Antwort der Zellen? 4. Was limitiert den Volumenaustausch auf diesen kurzen Zeitskalen (Zellmembran oder Poroelastizität des Zytoplasmas)? 5. Welche Rolle spielt die osmotisch-aktive Fläche der Zellmembran für die Antwort der Zelle?

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Kooperationspartnerin: Dr. Marta Urbanska