Wir entwickeln und nutzen ein breites Spektrum an Methoden, um die biophysikalischen Eigenschaften von Zellen zu messen. Unsere optischen und mechanischen/rheologischen Methoden:
Deformability Cytometry (DC)
DC umfasst die Messung der Verformbarkeit von Zellen, indem diese im Durchfluss durch Mikrokanäle deformiert werden [Urbanska, 2020]. Das bekannteste Beispiel aus unserer Gruppe ist Real-Time Deformability Cytometry (RT-DC). RT-DC ermöglicht mechanische Messungen einzelner Zellen mit Durchsatzraten und Echtzeitanalyse von bis zu 1.000 Zellen pro Sekunde. Weitere Fortschritte umfassen die gleichzeitige Fluoreszenzmessung, durch maschinelles Lernen unterstützte Sortierung und viskoelastische Messungen [Otto 2015, Rosendahl 2018, Nawaz 2022, Reichel 2024].
Optical Diffraction Tomography (ODT)
ODT ist eine holographische Technik zur Messung optischer Phaseninformationen in 3D. Wir nutzen ODT, um den Brechungsindex biologischer Proben zu kartieren und die Massendichte auf Längenskalen bis zu unter einem Mikrometer zu bestimmen [Kim 2022, Möckel 2024].
Brillouin Microscopy (BM)
BM ist eine optische, nicht-invasive Technologie zur dreidimensionalen, quantitativen Kartierung der mechanischen Eigenschaften eines Materials [Kabakova 2024]. Wir verwenden BM zur Messung von Objekten auf Längenskalen von subzellulären Kompartimenten bis hin zu lebenden Organismen. Unser kombiniertes BM-ODT-Setup bietet eine einzigartige Möglichkeit, die mechanischen Eigenschaften biologischer Proben zu messen, indem gleichzeitig der Brillouin-Shift, der Brechungsindex und die Materialdichte gemessen werden [Schlüßler 2022].
Rasterkraftmikroskopie (AFM):
Wir verwenden AFM hauptsächlich, um die mechanischen Eigenschaften von adhärenten Zellen und Gewebeschnitten zu messen [Möllmert 2020, Kolb 2023].
Kraftsensoren aus Hydrogel-Mikrokügelchen
Wir verwenden Hydrogelkügelchen aus Polyacrylamid mit kontrollierten Größen im Bereich von 10-20 µm und kontrollierter Steifigkeit von 0,5-10 kPa als Kraftsensoren, um unsere Geräte zu kalibrieren und die in lebenden Geweben wirkenden Kräfte zu messen [Girardo 2018, Wagner 2019, Träber 2019].
Software
Wir entwickeln mehrere Softwarepakete, um die Datenanalyse für unser Methodenset zu ermöglichen und zu beschleunigen. Eine Übersicht über unsere verfügbaren Pakete finden Sie hier.
