02.04.2009 - Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Erfolgreiche Forschung von Prof. Dr. Rudolf Kessler im BMBF-Projekt "Nanozell"

Chemie-Professor Dr. Rudolf Kessler an der Hochschule Reutlingen forschte erfolgreich mit seiner Arbeitsgruppe im Projekt "Nanotomographie von Zelloberflächen" (kurz "Nanozell"), einem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Kooperations-Forschungsprojekt (gemeinsam mit der Hochschule Aalen). Zwei Erfindungsmeldungen gingen aus der Reutlinger Forschung hervor. Auf Empfehlung des Karlsruher Technologie-Lizenz-Büros der Baden-Württembergischen Hochschulen (TLB) hat die Hochschule Reutlingen beide Erfindungsmeldungen uneingeschränkt in Anspruch genommen. Die Patentschrift des Hauptpatents "Markerfreies Chromosomenscreening" wurde kürzlich offengelegt und 2009 als internationale Patentanmeldung eingereicht. Weiterhin konnte das "Nahfeldoptische Chromosomenscreening" als Unterpatent erfolgreich integriert werden. Als Erfinder sind die Doktoranden Karsten Rebner und Tobias Merz, beide Absolventen der Fakultät Angewandte Chemie, sowie Prof. Dr. Rudolf Kessler als Projektleiter beteiligt.

Die vorliegende Erfindung der beiden Patente betrifft ein Verfahren zum Analysieren von ungefärbten Chromosomen. Chromosomen sind Strukturen in der Zelle, die Gene und damit Erbinformationen enthalten. Sie enthalten DNA, die mit Proteinen verpackt ist, und kommen in Kernen bestimmter Zellen vor. Zum Analysieren der ungefärbten Chromosomen werden hier spektroskopische Methoden im Fern- und Nahfeld genutzt. Aus der Wechselwirkung von Licht mit den Chromosomen vom UV- über den sichtbaren Bereich bis in den Infrarotbereich können spezifische Merkmale der Chromosomen wie Streu- und Interferenzmuster gemessen werden. Weiterhin können chemische Signaturen wie DNA und Proteinanteil gemessen werden, die Aufschluss über mögliche Chromosomenveränderungen geben. "Die Technik kann sehr einfach und preiswert in eine bestehende mikroskopische Infrastruktur eines Labors integriert werden", sagt Prof. Dr. Kessler, "denn die Analyse wird im Wesentlichen im sichtbaren Spektralbereich durchgeführt, wofür preiswerte und vor allem sehr empfindliche Systeme zur Verfügung stehen".

Die Erfindung des Unterpatents "Nahfeldoptisches Chromosomenscreening" ermöglicht es zusätzlich, hoch aufgelöste Strukturen im Nanometerbereich darzustellen und auch spektroskopisch zu erfassen. Dieses Verfahren ist nun nicht mehr beugungsbegrenzt und erlaubt deshalb, Strukturen abzubilden, die weit kleiner sind als die halbe Wellenlänge des Lichtes, so dass auch molekulare Markierungen zu erkennen sind. Zudem lässt auch der Nahfeldkontrast die Abbildung ungefärbter Chromosomen zu. Damit erhält man eine noch größere Sicherheit bei der Erkennung von Defekten.

"Dieses neu entwickelte, sogenannte Nahfeldmikroskop und Nahfeldspektrometer ist in seiner Anordnung und Konzeption ein weltweites Unikat", erklärt Prof. Dr. Kessler, "im Gegensatz zu den üblichen hochauflösenden optischen Mikroskopen sind keine Fluoreszenzmarkierungen bei biologischen Präparaten notwendig". Man erhofft sich dabei eine universellere Anwendbarkeit bei der Aufklärung von Strukturen in der Medizintechnik und der Biotechnologie. Noch nicht abzusehen sind Entwicklungen in der Materialwissenschaft bis hin zum molekularen Computer.

Die Forschungsarbeiten sollen nun auf eine verbesserte Zell- und Tumordiagnostik ausgeweitet werden, wie z.B. die Untersuchung der Veränderung von Zellen bei der Alzheimer Erkrankung oder bei Hirntumoren. Mit Unterstützung des BMBF sowie durch die Gründung des Zentrums für Angewandte Forschung: "Photonn", das vom Land Baden Württemberg als Verbund gegründet wurde, sollen die Forschungen auf eine langfristige und stabile Grundlage gestellt werden.

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