Fluoreszierende Nanopartikel zur Bestimmung von Ionen und Biomolekülen in lebenden Zellen

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Vorarbeiten des Antragstellers zeigten, dass durch Kombination eines fluoreszierenden Indikatorfarbstoffes mit einem Referenzfarbstoff in Polyacrylamid-Nanopartikeln die kontinuierliche Bestimmung von Natriumionen in lebenden Zellen ermöglicht wird. In dem vorliegenden Projekt werden neue fluoreszierende Sensor-Nanopartikel für die Detektion von Ionen und Biomolekülen hergestellt, welche für die medizinische Forschung und Medikamentenentwicklung relevant sind. Erste Aufgabe ist die Synthese neuer polymerisierbarer Indikatoren, welche zur Bestimmung von pH, Chlorid, Kohlendioxid, Sauerstoff, Kohlenhydraten, biogenen Amine und Aldehyden geeignet sind. Zusätzlich werden neue Referenzfarbstoffe synthetisiert, die in Bezug zu den Indikatoren komplementäre spektrale Eigenschaften haben. Zweite Aufgabe ist die Herstellung von Nanopartikeln basierend auf den genannten Indikator- und Referenzfarbstoffen, Nanopartikel werden erzeugt durch (a) Dialyse von Dextranestern, (b) Emulsionspolymerisation von Acrylamiden, (c) einem modifierten Stöber Prozess, (d) Herstellung hybrider Nanopartikel aus z.B. einem Silika-Kern und einer Acrylamid-Hülle, (e) Synthese kolloidaler Zeolithe, und (f) molekularem Prägen von Monomeren. Dritte Aufgabe ist die Charakterisierung der Sensor-Nanopartikel mit Hinblick auf Selektivität, Sensitivität, Ansprechverhalten, Lager- und Einsatzstabilität, und deren Einsatz zur Analytbestimmung in der medizinischen Forschung. Die kovalente Immobilisierung aller Komponenten in den Nanopartikeln ermöglicht eine reproduzierbare Partikelherstellung und die Durchführung von Langzeitmessungen. Untersucht werden auch eine mögliche Zelltoxizität der Partikel und eine Erhöhung der Biokompatibilität durch Oberflächenmodifikation.