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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2020-04-15 - 2024-04-14

Bakterien innerhalb eines Biofilms sind bis zu 1.000-mal resistenter gegen Antibiotika und von Natur aus unempfindlich gegen die Immunantwort des Wirts. Dies ist besonders relevant für Patienten, die von Mukoviszidose (CF) betroffen sind. CF-Patienten weisen eine Mutation im CFTR-Gen (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator) auf, das für die Sekretion von klebrigem Schleim in den Atemwegen der Patienten verantwortlich ist und sie dadurch anfälliger für Infektionen macht. Sobald Pseudomonas aeruginosa die Lunge besiedelt hat, kann es einen schleimigen Phänotyp annehmen, der die Infektion unempfindlich gegen Antibiotika macht. Trotz intensiver Antibiotika-Therapien ist eine chronische Lungeninfektion bei CF-Patienten extrem schwierig oder sogar unmöglich zu behandeln, was zu einer hohen Mortalität führt. Die Gründe für die extreme Resistenz des CF-Biofilms gegen Medikamente sind noch nicht vollständig geklärt, aber es wird vermutet, dass externe Belastungen, die in der lokalen Umgebung der Lunge vorhanden sind, zusammen mit der reichlichen Sekretion von Alginat im Biofilm eine entscheidende Rolle bei der Toleranz von P. aeruginosa gegenüber Antibiotika spielen. Wir gehen davon aus, dass wir durch ein besseres Verständnis und die anschließende Kontrolle der Wechselwirkung von Antibiotika mit den wichtigsten extrazellulären polymeren Substanzen (EPS) die bestehenden Therapien zur Ausrottung von Mikroorganismen im mukoiden Biofilm verbessern könnten. Die Hauptziele des 4-Jahres-Projekts sind (1) die Etablierung eines relevanten in vitro-Modells des CF-Biofilms, (2) die Bereitstellung beispielloser Einblicke in die Interaktion von Antibiotika mit EPS-Komponenten, (3) die Aufklärung der Wirkung von umweltbedingten Veränderungen der EPS auf P. aeruginosa und (4) die Prüfung von auf den Biofilm ansprechenden Adjuvantien, die die Wirksamkeit von Antibiotika wiederherstellen.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2019-08-26 - 2020-12-31

In diesem Projekt werden wir Kompositfilme entwickeln. Die Kunststoff-Dünnschichte beinhalten Nanopartikeln, so genannte Kvantenpunkte, die das blaue Licht eines LED ins grüne und rote Licht für ein Fernseher umwandeln kann. Wir werden die Herstellung diese Dünnfilme aus Perovskit-Kvantenpunkte untersuchen. Wir werden die Lebensdauer der Filme unter verschiedene Bedingungen testen, die für weitere Produktentwicklung wichtig sind. Am Ende des Projektes haben wir Methoden für Prototypenherstellung entwickelt und mehrere Prototypen getestet haben. Eine Datenbank wird kreiert, die die weitere Entwicklung der Perovskit-Komposit-Technologie ermöglicht.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2019-08-01 - 2020-09-30

Wir schlagen vor, einen Prototypaufbau für die holographische Phasenkontrast-Mikrozytometrie (HPCMC) zu bauen, eine von uns entwickelte einzigartige Methode, die Messungen von Größe, Form, optischen Eigenschaften und Bewegung von Objekten im Mikrometerbereich, z. Kolloide, Bakterien und Zellen, die in den Lebensmittel- und Biowissenschaften und verwandten Industrien untersucht wurden. Die holographische Phasenkontrast-Mikrozytometrie ist eine bahnbrechende markierungsfreie Mikroskopie- / Zytometrietechnik, die Statistiken der physikalischen Eigenschaften einzelner Mikropartikel und Mikroorganismen in Dispersion liefert. Unsere Technik basiert auf der Transmissionslichtmikroskopie. Anstatt in der Probe fokussiertes Licht zu verwenden, strahlen wir einen kollimierten Laserstrahl, ähnlich einem Laserpointer, durch die Probe. Dann zeichnen wir sogenannte Inline-Hologramme auf, die nur die Interferenz zwischen gestreutem Licht und dem Rest des Beleuchtungsstrahls darstellen. Um die Daten zu analysieren, wird das Licht „zurückgeworfen“, um das vollständige 3D-Lichtfeld zu erhalten, das sowohl Informationen zur Intensität als auch zur relativen Phase in jeder Tiefe liefert. Durch Kombinieren dieser Phasen- und Intensitätsinformationen können Phasenkontrastbilder aller Objekte in der Probe erzeugt werden. Mithilfe unserer einzigartigen und proprietären Algorithmen können wir alle Objekte in der Probe anhand der Menge des gestreuten Lichts, ihrer Form, Ausrichtung usw. charakterisieren. Darüber hinaus können wir dynamische Eigenschaften aus 3D-Trajektorien bestimmen. HPCMC kombiniert darüber hinaus diese einzigartige Charakterisierungsleistung mit einem Durchsatz, der dem der Durchflusszytometrie (FC) ähnelt. Durchflußzytometrie mißt auch Signale von einzelnen Mikropartikeln und Mikroorganismen, diese müssen jedoch vorher getrennt werden, typischerweise durch individuelle Einkapselung in Tropfen. Entscheidend für die Durchflusszytometrie ist die Markierung der Proben mit Fluoreszenzmarkern und deren Kombination mit der Analyse des vom Objekt gestreuten Lichts. Daher werden die Proben einer invasiven Voretikettierung unterzogen und es wird kein Bild erfasst. Letzteres bedeutet, dass entscheidende Eigenschaften wie Form und Größe nicht bestimmt werden können. Es werden auch keine Informationen über dynamische Informationen des Objekts erfasst, wie z. B. seine Beweglichkeit (Diffusion, Rotation, Vortrieb usw.), die wichtige Parameter in der Biowissenschaft sind, aber mit Hochdurchsatzmethoden heutzutage nicht verfügbar sind. HPCMC bietet quantitative Messungen physikalischer Eigenschaften, einschließlich der Mobilität einzelner Objekte bei hohen Erfassungsraten, und damit eine genaue Statistik der gesamten Probenpopulation mit Subpopulationsvariationen. Im Gegensatz zu bevölkerungsbasierten Methoden wie Standardstreutechniken kann HPCMC daher Datensätze verfeinern, um Teilpopulationen mit unterschiedlichen physikalischen oder beweglichen Eigenschaften innerhalb einer Bevölkerung zu identifizieren und so den Forschern und der Qualitätskontrolle neue Türen zu öffnen.

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