Das Leben ist eng mit elektrischen Feldern verbunden. Wichtige Zellfunktionen werden durch elektrische Felder gesteuert und ihre elektrischen Eigenschaften geben Aufschluss über Morphologie und Metabolismus. Elektrische Stimuli können aktive Antworten wie Aktionspotentiale, gezielte Bewegungen oder Änderungen im Metabolismus hervorrufen. Dabei reichen die Stimuli von lang einwirkenden schwachen Feldern in der Größenordnung von einigen mV/cm bis hin zu ultrakurzen gepulsten Feldern von weniger als einer Nanosekunde bei Feldstärken von einigen Hundert kV/cm.
Mikroskopische, chemische und elektrische Messtechniken werden zur Verfolgung der durch elektrische Stimuli hervorgerufenen Antwort angewendet. Besonders die Kombination verschiedener Messtechniken an Zellverbünden oder Einzelzellen gestattet es, komplexe Antworten auf elektrische Stimuli zu erfassen. Dabei wird auch dem Umstand Rechnung getragen, dass der gerichteten Bewegung von Zellen eine Änderung ihrer Morphologie vorausgeht, welche wiederum durch metabolische Aktivitäten ermöglicht wird. Das Öffnungsverhalten ionischer Kanäle lässt sich dabei elektrisch erfassen, während Änderungen im Zytoskelett durch hochauflösende Fluoreszenzmikroskopie quantifiziert werden. Die am Zentrum für Mikro- und Nanotechnologien (ZMN) der TU Ilmenau verfügbaren Techniken schaffen eine exzellente Basis für die Forschung zur elektrischen Stimulation von Zellen an der TU Ilmenau.
Zusammen mit Daten aus Proteinanlysen wird eine detaillierte Modellierung der durch elektrische Stimuli hervorgerufenen Zellaktivitäten ermöglicht und so die Grundlage für automatische Entscheidungsprozesse bei der Erforschung von Krankheitsbildern oder bei der Steuerung des Zellwachstums geschaffen.
Publikationen:
- Miao Q., Zurlo E., Bruin D. de, Wondergem A.J., Timmer M., Blok A.J., Heinrich D.M., Overhand M., Huber M.I. & Ubbink M. (2020), A two‐armed probe for in‐cell DEER measurements on proteins, Chemistry-a European Journal 26(71): 17128-17133.
article in journal: refereed - Wel C.M. van der, Bossert N., Mank Q.J., Winter M.G.T., Heinrich D.M. & Kraft D.J. (2017), Surfactant-free Colloidal Particles with Specific Binding Affinity, LANGMUIR 33: 9803-9810.
article in journal: refereed - Wel C.M. van der, Heinrich D.M. & Kraft D.J. (2017), Microparticle Assembly Pathways on Lipid Membranes, Biophysical Journal 113(5): 1037-1046.
article in journal: refereed - Wel C.M. van der, Vahid A., Saric A., Idema T., Heinrich D.M. & Kraft D.J. (2016), Lipid membrane-mediated attraction between curvature inducing objects, Scientific Reports 6: 32825.
article in journal: refereed
