Wir verwenden intrazelluläre Nanotracer, mit deren Hilfe zelluläre Transportprozesse analysiert werden können. Das Ziel ist es, den Prozess des aktiven Transportes in lebenden Zellen, der durch molekulare Motoren getrieben wird, mit Hilfe der Mikrorheologie von Nanopartikeln aufzuzeichnen. Für die Detektion der Bewegung der Nanopartikel in den Zellen haben wir einen Algorithmus entwickelt, der auf der Analyse des lokalen Mean Square Displacement (MSD) basiert.
Die MSD-Analyse ermöglicht es, passive Bewegungen der Nanotracer im Zytoplasma zu erfassen und damit z.B. auf die Viskosität des Zytoplasmas schließen zu können.
Aus der Bewegung der Nanotracer können auch aktive Bewegungen, die z.B. durch Mikrotubuli getriggert sind, erfasst werden. Die MSD-Analyse ermöglicht dann Aussagen zur Kinetik der proteinbasierten aktiven Zellprozesse.
Untersucht werden u.a. der Einfluss der Größe der Tracermoleküle auf die Kinetik des intrazellulären Transportes. Durch magnetische Manipulation der Nanotracer können Transportprozesse gezielt beeinflusst werden. Darüber hinaus ermöglicht die Gabe von Proteinasen oder verschiedener Medikamente einen gezielten Eingriff in die Struktur von Zytoskelettbestandteilen bzw. deren Deaktivierung und Abbau. Dies eröffnet interessante Möglichkeiten u.a. für Anwendungen im Targeted drug delivery.
Publikationen innerhalb dieses Projektes:
- Witzel P., Götz M., Lanoiselée Y., Franosch T., Grebenkov D.S. & Heinrich D.M. (2019), Heterogeneities Shape Passive Intracellular Transport, Biophysical Journal 117(2): 203-213.
article in journal: refereed - Askes S.H.C., Bossert N., Bussmann J., Talens V.S., Meijer M.S., Kieltyka R.E., Kros A., Bonnet S.A. & Heinrich D.M. (2018), Dynamics of dual-fluorescent polymersomes with durable integrity in living cancer cells and zebrafish embryos, Biomaterials 168: 54-63.
article in journal: refereed - Bossert N., Bruin D. de, Götz M., Bouwmeester D. & Heinrich D.M. (2016), Fluorescence-tunable Ag-DNA biosensor with tailored cytotoxicity for live-cell applications, Scientific Reports 6: 37867.
article in journal: refereed - Götz M., Hodeck K.F., Witzel P., Nandi A., Lindner B. & Heinrich D.M. (2015), Probing Cytoskeleton dynamics by intracellular particle transport analysis, European Physical Journal Special Topics 224(7): 1169-1183.
article in journal: refereed - Dupont A., Gorelashvili M., Schüller V., Wehnekamp F., Arcizet D., Katayama Y., Lamb D.C. & Heinrich D.M. (2013), Single Particle Tracking in Living Cells: Is the Third Dimension Worth It?, Biophysical Journal 104(2): 650a.
article in journal: refereed - Dupont A., Gorelashvili M., Schüller V., Wehnekamp F., Arcizet D., Katayama Y., Lamb D.C. & Heinrich D.M. (2013), Three-dimensional single-particle tracking in live cells: news from the third dimension, New Journal of Physics 15: 075008.
article in journal: refereed - Nandi A., Heinrich D.M. & Lindner B. (2012), Distribution of Diffusion Measures from a Local Mean-Square Displacement Analysis, Physical Review E 86(2): 021926.
article in journal: refereed - Otten M., Nandi A., Arcizet D., Gorelashvili M., Lindner B. & Heinrich D.M. (2012), Local Motion Analysis Reveals Impact of the Dynamic Cytoskeleton on Intracellular Subdiffusion, Biophysical Journal 102(4): 758 - 767.
article in journal: refereed
