Zellstudien mit dem JPK NanoWizard® Rasterkraftmikroskop am Research Centre for Nanometer-scale Science & Advanced Materials der Jagiellonen-Universität Krakau

JPK Instruments, ein weltweit führender Hersteller von Nanoanalytik-Instrumenten für den „Life Sciences“- und „Soft Matter“-Bereich, berichtet über den Einsatz des NanoWizard® Rasterkraftmikroskops (engl. Atomic Force Microscope – AFM) in der Zellforschung an der Jagiellonen-Universität Krakau in Polen. Foto: JPK Instruments AG

Dr. Marek Szymonski ist Professor am Research Centre for Nanometer-Scale Science and Advanced Materials (NANOSAM) an der Jagiellonen-Universität Krakau. Das Ziel seiner Forschung ist, die Signale zu verstehen, die die intrazelluläre Kommunikation zwischen Leberzellen und sog. sinusoidalen Endothelzellen der Leber (LSECs) steuern und zwischen Herzmuskelzellen und kardialen mikrovaskulären Endothelzellen (CMECs). Diese mikrovaskulären gefäßbettspezifischen Mechanismen bestimmen den Phänotyp des Endothels auf eine organspezifische Weise und könnten eine pathophysiologische Grundlage für eine hepato- oder kardioselektive Therapie endothelialer Dysfunktion liefern. Beeinträchtigung der Funktion des Endothels ist eine Hauptursache oder Folge vieler menschlicher Krankheiten.

Rasterkraftmikroskopie spielt hier eine wichtige Rolle. Es liegt auf der Hand, dass die Kenntnis der mechanischen Eigenschaften des Endothels auf Zellebene wichtig ist, um die Zellfunktionalitäten und ihre mechanische Antwort auf native und pathologische Umgebungen richtig zu verstehen. Professor Szymonski schöpft die Vorteile der AFM-basierten Methoden daher voll aus und nutzt Bildgebung, Nanoindentation und intermolekulare Kraftspektroskopie, um die mechanischen Eigenschaften und die Funktionsweise von Endothelzellen experimentell und theoretisch zu untersuchen. Das erklärte Ziel ist, die quantitativen Parameter des nanomechanischen Phänotyps, wie z.B. Steifigkeit oder Young’s Modulus, für unterschiedliche Zellkompartimente (Glykokalyx, kortikales Aktinnetz, Zytoplasma und Nukleus) zu bestimmen und dann ein nanomechanisches Modell der endothelialen Dysfunktion zu entwickeln, das für „in vitro“-Untersuchungen genutzt werden kann.

Professor Szymonski über seine Arbeit und die Gründe, die ihn dazu bewogen haben, AFM und insbesondere ein JPK NanoWizard®-System einzusetzen: „Wir wenden in unseren Laboratorien seit über 15 Jahren AFM-basierte Mikroskopie und Spektroskopie an biologischen Materialien an. Zusätzlich zu AFM, und oft parallel dazu, arbeiten wir mit Fluoreszenzmikroskopie (auch konfokaler), Raman-Spektroskopie/-Mapping (zur Zeit ist sog. „tipenhanced“ Raman-Spektroskopie für uns von besonderem Interesse) und Rasterelektronenmikroskopie (SEM). Wir haben uns für JPK wegen des offenen Designs entschieden, das sich besonders gut für die Kombination von (integrierter) Lichtmikroskopie, Rasterkraftmikroskopie und Spektroskopie eignet. Zusätzlich bringt das AFM alle technischen Voraussetzungen mit, die wir für unsere „tip-enhanced“ Raman-Messungen brauchen.“

 

Leave a Reply