Lipidmembranen über nanoporösen Sensoren
Abstract
Unser Ziel ist die Entwicklung einer Chip-basierten Plattform zur Untersuchung von Funktion und Interaktion von Membranproteinen. Während der letzten Jahrzehnten hat das Wirkstoff-Screening mit zwei Problemen zu kämpfen: rasant steigende Kosten pro erfolgreich entwickeltem Medikament und sinkende Erfolgsraten in der Wirkstoffentwicklung. Teil dieses Problems ist die Tatsache, dass Arzneimittel zunehmend komplexe Funktionen zum Ziel haben, die an Membranproteine gekoppelt sind. Dafür fehlen Tools sowohl für effiziente Forschung als auch für Hochdurchsatz-Screening. Mehr als 50% aller Wirkstoffziele sind in Zellmembranen angesiedelt. Wir werden kürzlich erzielte Fortschritte auf dem Gebiet der Sensorherstellung mittels Nanotechnologie nutzen, die einen kontrollierten Aufbau artifizieller Zellmembranen inklusive Membranproteinen erlauben. Das ermöglicht uns, die Interaktion mit Wirkstoffen bis auf Einzelproteinniveau zu untersuchen. Das wird durch eine Zusammenarbeit führender Forscher sowohl der Technische Universität Brünn, welche die Nanosensoren herstellen, als auch der BOKU in Wien, die den molekularen Aufbau der Zellmembrankomponenten kontrollieren, ermöglicht. Durch die Entwicklung von Sensorelementen, welche Licht soweit einengen, dass es mit dem Maßstab von Molekülen und Zellmembranen korrespondiert, können wir diejenigen Veränderungen an Membran und Wirkstoffziel studieren, die durch die Interaktion mit dem Medikament und auch anderen Molekülen entstehen. Durch die Verwendung nanoporöser Chips können wir stabile artifizielle Membranen mit Zellkomponenten realer Zellen herstellen. Untersucht werden diese Membranen mit den sensitivsten Biosensoren, die für Forscher erhältlich sind. Diese liefern besonders viele Informationen, wie beispielsweise Daten über den Stromfluss durch Membranen. Wir sind bestrebt, sowohl schnelle Messungen an vielen Membrankomponenten, als auch sensitive und gezielte Messungen zur Untersuchung einzelner Proteine zu erzielen. Um dieses Ziel zu erreichen nutzen wir einen entscheidenden Vorteil. Wir sind in der Lage, Polymerschichten auf Nanosensorelemente aufzubringen und dadurch zu kontrollieren, wo Membranmoleküle binden und sich bewegen. Nur wenn Membrankomponenten in jene Bereiche geführt werden, in denen sie sich wie in einer realen Zellmembran verhalten und sich gleichzeitig nahe des Sensors befinden, kann die erforderliche Sensitivität und Vielseitigkeit erreicht werden. Die konvergierenden Forschungsfelder der Nanobiotechnologie erlauben uns diese gleichzeitige Entwicklung von Methoden zum Bau von Instrumenten der nächsten Generation für molekularbiologische Forschung und Wirkstoffanalyse.
Lipid Nanoplasmonik Biosensorik Self-Assembly
Publikationen
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Erik Reimhult
Univ.Prof. Dr. Erik Reimhult
erik.reimhult@boku.ac.at
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Projektleiter*in
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Dipl.-Ing. Nikolaus Simon Leitner Bakk.techn.
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Projektmitarbeiter*in
01.04.2017 - 31.12.2020
BOKU Partner
Externe Partner
Vysoké učení technické v Brně
Tomas Sikola
Partner