Vorhabennummer: 2022 FGI 0009

Forschungsprojekt: Flow-Induced Dispersion Analysis (FIDA) zur Untersuchung molekularer Wechselwirkungen

Mit Hilfe der FIDA-Technologie werden Untersuchungen von intra- und intermolekularen Wechselwirkungen in komplexen Matrices wie Serum und Plasma ermöglicht. Es handelt sich um ein biophysikalisches und biophotonisches Prinzip zur Bestimmung des hydrodynamischen Radius und der Fluoreszenzintensität von Biomolekülen in Lösung. Die FIDA-Technologie wird sowohl für die Größenbestimmung und Quantifizierung von Nanomaterialien eingesetzt als auch zur Analyse all jener Prozesse, bei denen fluoreszierende Moleküle ihre Größe ändern. Zu diesen Prozessen gehören Wechselwirkungen zwischen Proteinen, Liganden (Small Molecules) und deren Rezeptoren sowie Nukleotidbindungen, die einzeln und als Oligomere und Aggregate auftreten und durch die FIDA-Technologie qualitativ (Bestimmung einer Interaktion) und quantitativ (spezifische Charakterisierung der Interaktion) analysiert werden können. Neben diesen intermolekularen Wechselwirkungen können aber auch intramolekulare Wechselwirkungen und Konformationsänderungen analysiert werden, wenn diese den hydrodynamischen Radius des Gesamtkomplexes beispielsweise in Form einer mehr oder weniger kompakten Struktur verändern. Die mögliche Analyse von Komplexen mit einem hydrodynamischen Durchmesser von bis zu 0,5 µm erlaubt auch die Untersuchung kleiner Partikel wie Exosomen, Lipoproteinen und einigen Mikroorganismen wie Viren. Dabei sind neben Quantifizierungen und der klassischen Bestimmung von Bindungskonstanten auch stöchiometrische, thermodynamische und metabolische Untersuchungen möglich.

Ein wesentliches Ziel der FIDA-Technologie in der Intensivmedizin ist die Untersuchung der Bindungseigenschaften von Transportmolekülen im Plasma und Serum von Patienten für die Etablierung neuer Behandlungsansätze. Ebenso werden die Eigenschaften von Nanopartikeln als neuartige Therapieoptionen untersucht sowie die Wechselwirkung von Toxinen mit wirtseigenen Molekülen analysiert. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sollen neue Möglichkeiten der Diagnostik und Therapie kritisch kranker Patienten aufzeigen.