Zeitaufgelöste Laser-Fluoreszenzmikroskopie zur Detektion intrazellulärer Parameter am Beispiel der Funktionsanalyse eines Insektenepithels

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Die Fluoreszenzmikroskopie ist eine vielseitige Methode zur Untersuchung von biologischen Systemen, von der makroskopischen bis zur molekularen Ebene. Dies spiegelt sich in der Etablierung zahlreicher neuer bildgebender Verfahren wider. Der Vorteil der Fluoreszenzlebenszeitmikroskopie (FLIM) liegt in der Messung der Fluoreszenzabklingzeit, die von der molekularen Umgebung des Farbstoffs abhängt. Die Multiphotonenmikroskopie (MPM) hingegen zeichnet sich durch geringe Phototoxizität, hohe räumliche Auflösung und größere Eindringtiefen aus. Ein Ziel dieses Vorhabens ist, diese beiden etablierten Verfahren miteinander zu kombinieren sowie den methodischen Zugang weiter zu entwickeln und speziell für biologische Anwendungen zu optimieren. Außerdem sollen zusätzlich zum klassischen FLIM weitere spektroskopische Verfahren wie die Fluoreszenzkorrelationsskpektroskopie (FCS) für bildgebende Verfahren weiterentwickelt werden. Die besonderen Vorteile der Methoden sollen gezielt ausgenutzt werden, um dadurch ein breiteres Spektrum biologischer Anwendungen zu erreichen. Die MPM-FLIM-Methode soll hierzu an einer konkreten physiologischen Thematik, der Regulation des Elektrolyt- und Wassertransports in den Speicheldrüsen der Schabe Periplaneta americana, angewandt und weiterentwickelt werden. Dazu sollen Messungen von physiologisch wichtigen intrazellulären Ionen (H+, Cl-, Ca2+) sowie von kleinen Biomolekülen (O2, NO) realisiert werden. Auf dieser Grundlage sollen zudem die Multiparameter-Detektion und die multifokale Mikroskopie etabliert werden. Es werden dazu einerseits kommerzielle Fluoreszenzfarbstoffe auf ihre Anwendbarkeit für MPM-FLIM getestet, aber auch die Synthese neuer Fluoreszenzfarbstoffe mit verbesserten Eigenschaften auf der Basis bestehender Farbstoffgrundgerüste angestrebt.