Werkzeuge und Techniken

Der Großteil unserer Forschung basiert auf quantitativen Beobachtungen auf der Ebene der einzelnen Zellen. Dies erfordert Techniken, um einzelne Zellen in einer gut kontrollierten Umgebung zu manipulieren. Wir verwenden etablierte Methoden wie Mikrofluidik und optische Pinzetten, entwickeln aber auch eigene Methoden. Jüngste Beispiele sind die lokale Membranabschirmung durch Mikropipettenaspiration, Einzelzell-Impedanzmessung an Mikroelektroden, mikromechanische Zellverformung und -abflachung sowie Kombinationen von Mikroströmungen mit photo-aktivierbaren Caged Compounds (Flow-Photolyse).

Die Mikrofluidik bietet eine vielseitige Plattform für gut kontrollierte Lebendzellstudien. In den meisten unserer Projekte setzen wir routinemäßig PDMS-basierte Mikrofluidik ein, um die Umgebungsbedingungen bei Einzelzellversuchen zu kontrollieren. Neben Standardansätzen entwickeln wir auch eigene mikrofluidische Setups, um z.B. mechanische Ansteuerung, Auslesung über Mikroelektroden oder Flüssigkeitszufuhr über schaltbare Hydrogele zu realisieren. Zu diesem Zweck unterhalten wir ein gut ausgestattetes Mikrofabrikations- und Mikrofluidiklabor, das sich hauptsächlich auf Photolithographie und PDMS-basierte Softlithographie konzentriert.

Live Cell Imaging ist ein integraler Bestandteil unserer Arbeit. Wir verfügen über eine große Auswahl an optischen Bildaufbauten, darunter Standard-Weitfeldmikroskope sowie konfokale und Totalreflexions-Fluoreszenzmikroskope (TIRF). Wir entwickeln auch unsere eigenen computergesteuerten Zellverfolgungs- und High-Speed-Imaging-Systeme, die mit optischen Pinzetten oder speziellen Laserlichtquellen zur Photoaktivierung kombiniert werden. Neben unseren eigenen Instrumenten haben wir auch Zugang zu verschiedenen anderen modernen bildgebenden Verfahren auf unserem Campus, insbesondere zur Spinning-Disk- und Elektronenmikroskopie. Zur Analyse unserer Bilddaten haben wir eine eigene Bibliothek von Matlab-basierten Software-Tools zur Bildsegmentierung, Zellverfolgung und Quantifizierung von intrazellulären Fluoreszenzaufnahmen entwickelt.

Wir unterhalten voll ausgestattete Zellkulturlabore für eukaryontische und bakterielle Kulturen. Im Moment arbeiten wir hauptsächlich mit der sozialen Amöbe Dictyostelium discoideum und mehreren Bakterienstämmen von Escherichia coli und Pseudomonas putida. Neben dem Standardrepertoire an Zellkulturtechniken sind wir auch für grundlegende molekularbiologische Ansätze und Zellfusionsexperimente gerüstet.