Moleküle mit kraftsensitiver optischer Pinzette detektieren

Optische Pinzetten ermöglichen das berührungslose Greifen, Bewegen und Manipulieren von mikroskopisch kleinen Objekten und biologischen Proben im Nano- und Mikrometer-Maßstab und eröffnen so neue Möglichkeiten im Bereich der Lebens- und Materialwissenschaften. Das Prinzip Optischer Pinzetten besteht darin, dass mit Hilfe des Lichts kleine, transparente Objekte gefangen werden können, indem der Impuls der Photonen eines stark fokussierten Laserstrahl genutzt wird. Das Objekt beeinflusst die Richtung des Lichtstrahls und erzeugt so eine "optische Falle", in welcher es festgehalten wird. Es kann auf diese Weise berührungslos gesteuert werden, indem der Laserstrahl selbst bewegt wird. Der große Vorteil des PicoTweezers-Systems ist, dass Kräfte detektiert und gemessen werden können, die durch die Interaktion von Molekülen auf das in der Optischen Pinzette gefangene Objekt ausgeübt werden. Durch diese Messungen können Erkenntnisse über molekulare Strukturen, Elastizität, Bindungseigenschaften und Kinetik gewonnen werden. Das PicoTweezers-System kann genutzt werden, um DNA-Stränge als Sensoren für Liganden und Rezeptoren zu immobilisieren, Polymer-Elastizität zu testen und (proteingebundene) DNA-Stränge durch biologische und künstliche Nanoporen kontrolliert hindurchzuschleusen.

"Seit der Gründung der Firma um Jahr 2004 war die Analyse biologischer Membranen unser Hauptfokus, und wir bringen unser System nun auf ein neues Level", sagt Dr. Karsten Gall, Geschäftsführer der Ionovation GmbH. "Mithilfe des PicoTweezers-Systems können unsere Kunden nun sehr einfach die Interaktion membranständiger Nanoporen mit DNA oder RNA untersuchen, was entscheidend für nanoporen-basierte DNA-Sequenzierungstechniken ist."

Das PicoTweezers-System erlaubt quantitative 3D-Kraftmessung bei einer Auflösung im Sub-Pikonewton-Bereich, und erzeugt eine maximale Kraft von 400 pN. Für das Partikel-Tracking, die Detektion und die Kraftmessungen wird eine ausgefeilte und einfach zu bedienende Videoanalyse angeboten, mithilfe derer sich das System leicht kalibrieren lässt, und die gleichzeitig die räumlichen Beschränkungen anderer kommerziell erhältlicher Pinzetten-Systeme aufhebt.

"Unser PicoTweezers-Set-Up bietet den Anwendern maximale Flexibilität, denn wir haben alle krafterzeugenden und detektierenden Komponenten der Optischen Pinzette unterhalb des Probenträgers gebracht. Daher ist der Raum über der Experimentierkammer nun frei geworden", erklärt Dr. Gall. Ionovation hat die PicoTweezers-Technologie von der Universität Bielefeld erworben und wird sie sowohl als Stand-Alone-System als auch als Ergänzung zum Ionovation Explorer-System anbieten.

"Wir haben die PicoTweezers-Technologie über viele Jahre in unserer Arbeitsgruppe entwickelt und verbessert und freuen uns, mit Ionovation einen Kommerzialisierungspartner gefunden zu haben, der viel Erfahrung damit hat, neue Technologien an den Markt zu bringen. Ionovation wird die PicoTweezers-Anwender mit passenden Service-Angeboten dabei unterstützen, diese spannende Technologie in ihren Laboren zu etablieren", sagt Prof. Dario Anselmetti, Leiter der Arbeitsgruppe Biophysik & Angewandte Nanowissenschaften der Universität Bielefeld. "Wir werden weiterhin in allen wissenschaftlichen und technischen Aspekten der PicoTweezers-Technologie eng mit Ionovation zusammenarbeiten."

Quelle: PPA Netzwerk