Forschungskolleg LUMEN

Bewegung nanoskaliger Partikel an Gefäßwänden

Projektziel

Ziel ist die Untersuchung der Dynamik nanoskaliger Partikel an Gefäßwänden mit Hilfe der Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie.

Beschreibung

Die Beschreibung des Strömungsverhaltens von Fluiden in Röhren kreisförmigen Querschnitts gehört zu den wichtigsten physikalischen Fragestellungen im Bereich der Physiologie und bildet die Grundlage für das physikalische Verständnis des Blutkreislaufs in unserem Gefäßsystem. Im letzten Jahrzehnt sind insbesondere mit der Methode der Particle Image Velocimetry Strömungsprofile auf der Millimeterskala detailliert untersucht worden. Erstaunlich wenig ist jedoch über die Bewegung kleinster Blutbestandteile wie z.B. Proteinen, aber auch Liposomen, an Gefäßwänden bekannt. Gerade über die Gefäßwände findet jedoch der Austausch von Molekülen mit dem Gewebe statt.

Die Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie (FCS) ist eine sich derzeit rasch entwickelnde Methode. So konnte zum Beispiel gezeigt werden, dass mittels FCS der extrazellulare Transport therapeutisch wirksamer Makromoleküle in Tumorgewebe untersucht werden kann. FCS ist aus diesem Grund geeignet, um die Dynamik von Molekülen und anderen nanoskaligen Partikeln in der Nähe von Gefäßwänden zu studieren. In diesem Projekt soll zunächst an entsprechenden Gefäßmodellen mit Hilfe von Modellsystemen die Methode evaluiert werden. Ziel ist es schließlich, mit Hilfe von in vivo-Untersuchungen z.B. die Wechselwirkung bestimmter Wirkstoffe mit der Gefäßwand abzubilden. Als Gefäßmodell werden zunächst Kapillaren, deren Innenwände geeignet beschichtet werden, verwendet. An diesem Modell wird die Methode zunächst etabliert; verschiedene Analysemethoden der erhaltenen Daten werden dabei evaluiert.

Ergebnisse

Unvorhersehbare Schwierigkeiten bei der Umsetzung eines vollkommen neuen Detektionsschemas haben zunächst den Start der Messungen an den eigentlichen Modellsystemen verzögert. Allerdings konnten bei der Bearbeitung und Überwindung dieser Schwierikeiten wichtige Erkenntnisse gewonnen werden, die anschließend die Messungen an den Modellsystemen beschleunigten. Dadurch konnte wieder Zeit aufgeholt werden. Um sicherzustellen, dass die Modellsysteme, also Zellen auf den Oberflächen der Gefäßmodelle, sich entsprechend verhalten, wurde der Kontakt zum klinischen Partner intensiviert.

Projektleitung

Prof. Dr. rer. nat. Christian Hübner
Institut für Physik
Universität zu Lübeck

Verantwortliche Wissenschaftler

Lars Kreutzburg, M.Sc.
Institut für Physik
Universität zu Lübeck

Projektpartner

Prof. Dr. rer. nat. Bodo Nestler
Medizinische Sensor- und Gerätetechnik
Fachhochschule Lübeck

Frau Prof. Dr. Barbara Wollenberg
Klinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde
Universitätsklinikum Schleswig-Holstein

Dr. Felix Koberling
Picoquant GmbH