Fluoreszenzspektroskopie

Verfügbare Fluoreszenzmethoden (Großbild)

Im Fokus der von der Deutschen Gesellschaft für Akkreditierung (DAG) akkreditierten Arbeitsgruppe Fluoreszenzspektroskopie stehen die Entwicklung, Charakterisierung und Anwendung von funktionellen Farbstoff-Systemen sowie die Entwicklung und die Bereitstellung von zertifizierten Standards, Kalibrierwerkzeugen und Validierungsstrategien für verschiedene Fluoreszenzmesstechniken.

Bei den untersuchten funktionellen Farbstoff-Systemen handelt es sich schwerpunktmäßig um organische und anorganische Fluorophore, nanokristalline Materialien (z. B. Quantenpunkte / Quantum Dots), partikelbasierte Systeme, Marker für Oberflächenfunktionalitäten und Farbstoff-Biomolekül-Konjugate (z. B. Sonden für die optische Bildgebung). Innerhalb dieser Themengebiete erfolgen Untersuchungen zur spektroskopischen Charakterisierung und zur Applikation dieser Systeme inklusive der Erarbeitung von Multiplexing- und Signalverstärkungsstrategien.

Im Schwerpunkt Standardisierung von Fluoreszenzmesstechniken erfolgt die Entwicklung, Validierung und Zertifizierung von formatadaptierbaren Fluoreszenzstandards für verschiedene fluorometrische Kenngrößen (z. B. Fluoreszenzquantenausbeute) und Fluoreszenzverfahren (z. B. Standards für die spektrale Empfindlichkeit, die day-to-day Performance und die Fluoreszenzquantenausbeute) inklusive der Validierung von geeigneten Fluoreszenzmethoden. Im Fokus liegen hier u. a. die klassische Fluoreszenzspektroskopie, Methoden zum Messen von streuenden und fluoreszierenden Systemen (z. B. Ulbrichtkugelmessplätze) sowie Methoden zum Auslesen von Fluoreszenzassays (z. B. Fluoreszenzmikroskopie und Mikroarraytechnologie).

Mit diesen Zielstellungen erfolgen rückführbare temperatur- und polarisationsabhängige, absorptions- und fluoreszenzspektroskopische (statisch; zeitaufgelöst: ps- bis ms-Zeitbereich) Untersuchungen sowie fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen (spektral aufgelöste konfokale Laser Scanning Mikroskopie (CSLM)) an flüssigen und festen, transparenten und streuenden Proben im ultravioletten (UV), sichtbaren (VIS) und nahinfraroten (NIR) Spektralbereich.

Die internationale Vergleichbarkeit der Messfähigkeit der Arbeitsgruppe wurde durch einen Ringversuch mit dem National Institute of Standards and Technology (NIST, USA), dem National Research Council (NRC, Canada) und der Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) abgesichert.

Arbeitsschwerpunkte

Funktionelle Farbstoffsysteme (Großbild)

• Spektroskopische Charakterisierung von Farbstoff-Systemen in verschiedenen Matrices und auf Oberflächen
• Methoden zur Optimierung von Fluoreszenzsignalen inklusive Verstärkungsstrategien (Rolling Circle Amplifikation (RCA); Förster- bzw. Fluoreszenzresonanzenergietransfer (FRET))
• Multiplexing-Strategien (spektral; Lebensdauer)
• Design und Charakterisierung von funktionellen Farbstoff-Biomolekül-Konjugaten
• Untersuchungen zu Wechselwirkungen von Farbstoff-Systemen und Nanopartikeln mit biologischen Systemen (z. B. Proteine, Zellen)
• Standardisierung von Fluoreszenzmessungen: Design, Entwicklung, Validierung und Bereitstellung von formatadaptierbaren Fluoreszenzstandards für Intensitäts-, spektrale und zeitliche Kenngrößen
• Methoden zur Bestimmung der Fluoreszenzquantenausbeute von flüssigen und festen, transparenten und streuenden Systemen im UV/VIS/NIR-Spektralbereich

Kooperationen

Formatadaptierbare Fluoreszenzstandards (Großbild)

• Prof. J. Kneipp (BAM Fachgruppe 1.4 und Institut für Chemie, Humboldt-Universität zu Berlin) und PD Dr. H.-J. Kunte (BAM Fachgruppe 4.1): Wechselwirkungen von Nanopartikeln mit biologischen Systemen
• Prof. I. Hilger (Universitätsklinikum Jena) und Prof. F. Alves (MPI Experimentelle Medizin, Göttingen): Hochfluoreszente Farbstoff-Biomolekül-Konjugate für die in vivo-Nahinfrarot-Fluoreszenzbildgebung
• Prof. A. Eychmüller (Universität Dresden), Prof. H. Weller (Universität Hamburg) und Prof. T. Nann (University at East Anglia, Norwich, UK): Nanokristalline Marker für (bio)analytische Anwendungen

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