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Laseroptische Untersuchungen zur Mechanik des Zytoskeletts von Osteoblasten

Einordnung der Arbeiten
Das Zytoskelett (Actinfasern, Intermediärfilamente und Mikrotubuli) trägt zur Zellstabilität bei und steuert über die Weiterleitung mechanischer Kräfte die Aktivität und Differenzierung von Zellen. Mit Hilfe laserphotonischer Techniken auf der Basis des 2-Photoneneffektes (Nanotom) können Nanoskalpellschnitte (Nanodissektion) innerhalb einer Zelle an Zytoskelettstrukturen und somit gezielte Zytoskelettmanipulationen vorgenommen werden. Der Effekt auf die Zellstabilität/Steifigkeit der Zelle kann mit Hilfe der Rasterkraftmikroskopie (AFM) bestimmt werden. Die Daten der Modelluntersuchungen mit Hilfe des Nanotoms dienen als Ausgangsbasis für grundlegende Modellierungsansätze zur Zytomechanik.

Ziel der Diplom-/Masterarbeit
Das Ziel besteht in der Erarbeitung funktionaler Zusammenhänge zwischen der Zytoskelettausbildung und der Zellstabilität. An nativen GFP-transfizierten Osteoblasten werden laserphotonische Schnitte an einzelnen bzw. Gruppen von Zytoskelettkomponenten vorgenommen und anschließend die Zellsteifigkeit mittels AFM-Messung ermittelt. Anhand der Daten soll die Funktion und Bedeutung der einzelnen Zytoskelettstrukturen hinsichtlich der mechanischen Integrität von Zellen experimentell erfasst werden. Die experimentellen Arbeiten basieren dabei auf einer Reihe von Voruntersuchungen zur gezielten Beeinflussung der Zellmechanik mittels Nanotom und biochemischer Zytoskelettinhibition.

Arbeitsschwerpunkte

  • Einarbeitung in die Grundlagen der zellulären Mechanik
  • Einarbeitung in die 2-Photonen-Manipulation (Nanotom) sowie die Rasterkraftmikroskopie
  • Lasermikroskopie (CLSM) an GFP-Actin-transfizierten Osteoblasten
  • gezielte Nanodissektion an Zytoskelettstrukturen nativer Osteoblasten mit anschließender Kraftmessung am AFM
  • Vergleich zytomechanischer Kennwerte mit der Zytoskelettausbildung
  • Korrelationsuntersuchungen unter Einbeziehung von Modellierungskonzepten der Zytomechanik (Tensegrity-Modell)

Anforderungen
Die Arbeiten erfordern grundlegende Kenntnisse der Zytologie und Molekularbiologie sowie der Fluoreszenzmikroskopie. Erste Erfahrungen zur laserscannenden Mikroskopie (z.B. CLSM) sind von Vorteil, aber nicht Bedingung.


detaillierte Informationen: pdf-Datei
Betreuer: Prof. Dr.-Ing. K. Liefeith

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