Das Verbund-ZIK

Im Verbund-ZIK OptiZeD werden Methoden entwickelt, die später in der personalisierten Medizin Anwendung finden könnten. Dazu sollen Biomarker für verschiedene Krankheiten faseroptisch ermittelt werden, wodurch eine Diagnose ermöglicht wird, auf die eine entsprechende lokale Behandlung folgt. Hierfür werden neuartige Materialien für die Immobilisierung von Medikamenten benötigt, welche auf der Faser fixiert werden. Des Weiteren müssen verschiedene Messtechniken beruhend auf Fasersensorik etabliert werden.

Die Partner von OptiZeD ergänzen sich optimal hinsichtlich der hierfür notwendigen Kompetenzen. Das ZIK innoFSPEC hat Erfahrung in der Entwicklung faseroptischer Methoden, das ZIK B CUBE in Fluoreszenztechnologien und Biomaterialien. Ein miniaturisiertes Multiparameter-Biosensor-System (MBS) wird entwickelt, das langfristig nicht nur die Diagnostik und Behandlung von Krankheiten erlauben könnte, sondern auch der Überwachung und weiteren Manipulation von relevanten Geweben direkt am Patienten dienen könnte.

Die Ziele

Das OptiZeD-MBS kann als analytisches, diagnostisches und therapeutisches Werkzeug verwendet werden, um den Anforderungen einer personalisierten medizinischen Behandlung zu gerecht zu werden. Im Rahmen von OptiZeD sollen die notwendigen Techniken entwickelt werden, um mehrere extrazelluläre biologische Parameter zeitgleich in-vitro zu erfassen. Darüber hinaus sollen Biosensor-Techniken, die für in-vitro- oder ex-vivo-Assays entwickelt wurden, langfristig für in-vivo-Messungen zugänglich gemacht werden.

Ein entscheidender Schritt ist zunächst die Funktionalisierung der optischen Fasern mit innovativen Materialien wie plasmonischen und DNA-basierten Nanostrukturen sowie Polymeren. Dadurch können die zu identifizierenden Moleküle spezifisch angebunden werden, verschiedene optische Signale können erzeugt und verstärkt werden und es werden Möglichkeiten für die Wirkstofffreisetzung geschaffen.

Die Nachweise von Biomarkern sollen mit verschiedenen spektroskopischen Verfahren wie Fluoreszenz-, Raman-, und Oberflächenplasmonenresonanz-Spektroskopie getestet werden. Auch die Wirkstofffreisetzung soll durch die optischen Fasern mittels physikalischer Stimuli erfolgen. Verschiedene Nachweis- und Manipulationssysteme sollen schließlich zu einem kombinierten Sensorsystem kombiniert werden.  

Mit OptiZeD wird eine faseroptische Technologie etabliert, die langfristig die in-vivo-Detektion von biologisch relevanten Parametern und die Stimulierung oder Behandlung von Zellen mit pharmakologischen Wirkstoffen erlaubt. Die Vision ist, die Zellantwort auf einen Stimulus in Echtzeit und bis auf Einzelzellebene zu verfolgen.

Die thematischen Schwerpunkte

• Funktionalisierung optischer Fasern mit einer Reihe von innovativen Nanomaterialien, die neue Sensorprinzipien, die Immobilisierung von Erkennungselementen sowie eine Wirkstoff-Freisetzung ermöglichen
• Nachweis von Biomarkern mittels verschiedener optischer Verfahren
• Wirkstofffreisetzung und gezieltes Abtöten von Zellen durch chemische und physikalische Stimuli

Die Partner

• ZIK innoFSPEC der Universität Potsdam
• ZIK B CUBE der TU Dresden

Kontakt

ZIK innoFSPEC
Prof. Dr. Ilko Bald
Universität Potsdam
Institut für Chemie
Karl-Liebknect-Str. 24-25
14476 Potsdam
Tel.: 0331 977 5238
E-Mail: ilko.bald[at]uni-potsdam.de

ZIK B CUBE
Prof. Dr. Michael Schlierf
Technische Universität Dresden
Tatzberg 41
01307 Dresden
Tel.: 0351 463 43050
E-Mail: michael.schlierf[at]tu-dresden.de