Integrierte Mikrostrukturen zur markierungsfreien Überwachung der Konformationen von Membranproteinen durch plasmonenverstärkte THz-Spektroskopie

Während das einzigartige Potenzial der THz-Spektroskopie für die markierungsfreie Untersuchung von Proteinkonformationen und Konformationsdynamik allgemein anerkannt ist, ist die Anwendung auf biologisch und medizinisch relevante Zielproteine aufgrund der sehr hohen Mengen und Konzentrationen, die für herkömmliche THz-Messungen erforderlich sind, noch immer stark eingeschränkt. Das ESSENCE-Projekt zielt darauf ab, diese Beschränkung durch ein umfassendes THz-Sensordesign zu überwinden, das auf die Untersuchung von Protein- und Membranproteinen aus Säugetierzellen ausgerichtet ist. Durch einen interdisziplinären Ansatz, der Fachwissen aus der molekularen Biophysik (Universität Osnabrück), der Computerphysik (Universität Kassel) und der Halbleitermaterialwissenschaft und -technik (IHP) vereint, zielt das Projekt darauf ab, eine hochleistungsfähige, kostengünstige THz-Protein-Sensorplattform auf der Grundlage einer Si-CMOS-kompatiblen, resonanten THz-Nahfeldoptik zu entwickeln. Zu diesem Zweck werden wir geeignete plasmonische Resonatoren auf der Grundlage hochdotierter Ge-Mikrostrukturen verwenden, die eine lokale Feldverstärkung um mehrere Größenordnungen ermöglichen. Für eine hohe Anreicherung von Proteinkonzentrationen innerhalb von THz-Hotspots werden wir bioorganische Oberflächenarchitekturen für ein effizientes Affinitäts-Capturing von Proteinen mit geringem Vorkommen aus rohen Probenmatrices und aus Zellen entwickeln.

Finanzierung

Das Projekt wird im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms "Elektromagnetische Sensoren für die Lebenswissenschaften (ESSENCE)" gefördert.

Projektpartner

  • Universität Osnabrück
  • Universität Erlangen-Nürnberg

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