LAMP-basierte Detektion viraler RNA mitttels eines Teststreifenassays (Schema adaptiert von Milenia Biotec GmbH)
Foto: Prof. Frank Bier

Hochempfindliche und zuverlässige POC-Technologien für die Diagnostik

Die Arbeitsgruppe Molekulare Bioanalytik und Bioelektronik von Prof. Dr. Frank Bier konzentriert sich auf die medizinische Diagnostik, insbesondere die Entwicklung von Point-of-Care Tests (POCT) unter Verwendung unterschiedlicher molekularbiologischer und biochemischer Techniken. Derzeit fokussiert sich die Arbeit auf verschiedene Assay- Entwicklungen zum Nachweis von COVID-19. Die Hauptmotivation besteht in der Ausführung intelligenter und innovativer POCT für Heimtests. Eines der Forschungsprojekte untersucht den Nachweis von viraler RNA zur frühzeitigen und zuverlässigen Diagnose von Infektionen mit SARS-CoV-2 und anderen Krankheitserregern. Für den einfachen und sensitiven Nachweis wird das Teststreifenformat mit der viel beachteten Technik der Loop-mediated isothermal amplification (LAMP) von Nukleinsäuren kombiniert.

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LAMP-basierte Detektion viraler RNA mitttels eines Teststreifenassays (Schema adaptiert von Milenia Biotec GmbH)
Foto: Prof. Frank Bier

Collage aus mehreren Bilder: Proteinstrukturen und Mikroskopische Aufnahmen von Zellen
Foto: Prof. Dr. Katja Hanack
Collage aus mehreren Bilder: Proteinstrukturen und Mikroskopische Aufnahmen von Zellen

Intelligente und effiziente Technologien zur Antikörperherstellung

Das achtzehn Personen starke Team von Prof. Dr. Katja Hanack, Professorin für Immuntechnologie an der Universität Potsdam, entwickelt innovative Technologien zur Antikörperherstellung. Das Forscherteam konzentriert sich auf die Entwicklung intelligenter und effizienter Technologien zur Herstellung von Antikörpern, insbesondere monoklonaler und rekombinant Antikörper, mit dem Ziel, diese zu einer einzigartigen, effizienten und schnellen Antikörperproduktionsplattform zu kombinieren, um die Standard-Hybridomtechnik deutlich zu verbessern. Bis heute hat die Gruppe deutschlandweit erfolgreich mit fünfzehn Industriepartnern und zwölf akademischen Partnern zusammengearbeitet.

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Collage aus mehreren Bilder: Proteinstrukturen und Mikroskopische Aufnahmen von Zellen
Foto: Prof. Dr. Katja Hanack
Collage aus mehreren Bilder: Proteinstrukturen und Mikroskopische Aufnahmen von Zellen

stilisierte Darstellung einer sequenzierten DNA-Struktur
Foto: ktsdesign – Fotolia

Optimierung industrieller Organismen für biotechnologische Anwendungen

Die Anpassung industriell relevanter Organismen für die Produktion funktioneller Biomoleküle und enzymatischer Katalysatoren ist von hohem wirtschaftlichem und ökologischem Interesse. Das Labor für Synthetische Biologie der Universität Potsdam unter der Leitung von Dr. Lena Hochrein und Prof. Dr. Bernd Müller-Röber entwickelt Werkzeuge für biotechnologische Anwendungen in der Bäckerhefe und anderen mikrobiellen Systemen sowie Pflanzenzellen. Die Gruppe bietet hochmodernes Know-how im Bereich Genom-Engineering und Genregulation für eine Vielzahl von Anwendungen in industriellen Einsatzgebieten.

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stilisierte Darstellung einer sequenzierten DNA-Struktur
Foto: ktsdesign – Fotolia

Grafik, die darstellt, wie Herzrate und Biofeedback zusammen verarbeitet werden
Foto: Prof. Dr. Julia Wendt

Biofeedback zur Behandlung psychischer Beschwerden

Das Team um Dr. Julia Wendt bewegt sich an der Schnittstelle von klinischer und biologischer Psychologie und beschäftigt sich mit dem Nutzen von Herzratenvariabilitäts (HRV)-Biofeedback zur Behandlung psychischer Beschwerden. Das Interesse richtet sich insbesondere auf die Eignung des Biofeedbacks als niedrigschwelliges Angebot, etwa um die Wartezeit auf einen Therapieplatz zu überbrücken oder als App-basierte Intervention, um eine möglichst hohe Verfügbarkeit und Autonomie in der Anwendung zu schaffen.

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Grafik, die darstellt, wie Herzrate und Biofeedback zusammen verarbeitet werden
Foto: Prof. Dr. Julia Wendt

auf der linken Seite sind 8 verschiedene Moleküle als Röntgenbilder dargestellt und rechts ein Diagramm, was die Größe von Molekülen zeigt unten ein schematisch dargestelltes Molekül mit Größenangabe in Angström
Foto: Prof. Dr. Petra Wendler

Proteinstrukturaufklärung

Das Team von Petra Wendler, Professorin für Biochemie an der Universität Potsdam, nutzt die Kryo-Elektronenmikroskopie und die Einzelpartikelanalyse, um in höchstmöglicher Auflösung Struktur sowie Strukturänderungen von molekularen Maschinen zu untersuchen. Die durch Kryo-Elektronenmikroskopie oder Röntgenkristallographie gewonnen strukturellen Daten werden mit Resultaten aus Mutationsanalysen und biophysikalischen Experimenten, wie der dynamischen Lichtstreuung, kombiniert, um Antworten auf verschiedene biologische Fragestellungen zu finden.

An der Universität Potsdam nutzt die Gruppe ein 200 kV Talos F200C, das mit einem Falcon III Detektor ausgestattet ist, um Proteine und kolloide Proben zu screenen und zu visualisieren. Die 3D Struktur von Proteinkomplexen ab 200 kDa Molekulargewicht kann mit diesem Setup bei einer Auflösung von bis zu 4Å gelöst werden.

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auf der linken Seite sind 8 verschiedene Moleküle als Röntgenbilder dargestellt und rechts ein Diagramm, was die Größe von Molekülen zeigt unten ein schematisch dargestelltes Molekül mit Größenangabe in Angström
Foto: Prof. Dr. Petra Wendler

3 verschiedene Grafiken, die Ergebnisse der Fluoreszensmikroskopie zeigen
Foto: Prof. Dr. Salvo Chiantia

Quantifizierung von Protein-Protein-Interaktionen in lebenden Zellen

Die Gruppe von Prof. Dr. Salvo Chiantia, Professor für Physikalische Biochemie an der Universität Potsdam, beschäftigt sich mit der Anwendung der quantitativen Fluoreszenzmikroskopie zur Untersuchung intermolekularer Wechselwirkungen. Solche Ansätze, wie zum Beispiel die Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie (FCS), gehören zur Familie der Fluoreszenzfluktuationstechniken. Diese minimal-invasiven Methoden ermöglichen die Charakterisierung fluoreszenzmarkierter Biomoleküle direkt in lebenden Zellen oder in vitro. Die Analyse erlaubt eine direkte Quantifizierung von Diffusionsdynamik, Proteinmultimerisierung und Komplexbildung zwischen verschiedenen Molekülen.

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3 verschiedene Grafiken, die Ergebnisse der Fluoreszensmikroskopie zeigen
Foto: Prof. Dr. Salvo Chiantia

Gold-Nanostern
Foto: Prof. Dr. Joachim Koetz

Superstrukturen mit Nanopartikeln definierter Form und Größe

Die Arbeitsgruppe von Prof. Joachim Koetz befasst sich mit der Herstellung von Nanopartikeln unterschiedlicher Form und Größe und deren Anwendung in der Sensorik und bei der oberflächenverstärkten Raman-Spektroskopie zur Detektion von Molekülen und Reaktionsmechanismen. Dabei spielt die Abtrennung und Isolierung anisotroper Nanopartikel (Nanodreiecke und Nanosterne) und deren Oberflächenmodifizierung eine entscheidende Rolle. Des Weiteren steht neben der Selbstorganisation von Gold- und Magnetit-Nanopartikeln die Einbringung von Nanopartikeln in Janus Emulsionen im Fokus der Forschung. Dies eröffnet die Möglichkeit, die Tropfengröße von stimuli-sensitiven Janus Emulsionen bzw. die Porengröße daraus resultierender Aerogele gezielt einzustellen. Die ultraleichten magnetischen Aerogele können zur Aufreinigung von Flüssigkeiten (Farbstoff- und Ölschichtabtrennung) verwendet werden.

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Gold-Nanostern
Foto: Prof. Dr. Joachim Koetz

Zerstörung der äußerem Membran eines Mikroorganismus durch ein Polymer
Foto: Dr. Matthias Hartlieb

Antimikrobielle Polymere

Die Ausbildung von Antibiotikaresistenzen ist eine stetig wachsende Herausforderung im Gesundheitswesen. Nach Lösungen sucht hier die von Dr. Matthias Hartlieb geleitete Emmy Noether – Forschungsgruppe Polymere Biomaterialien.
Ziel der Wissenschaftler*innen ist es membranaktive, antimikrobielle Polymere zu entwickeln, welche so selektiv gegenüber pathogene Bakterien sind, dass sie konventionellen Antibiotika Konkurenz machen. Auch Oberflächenbeschichtungen (auf medizinischen Geräten oder Implantaten) werden in Zukunft untersucht. Der Vorteil solcher Materialien: Resistenzentwicklung ist fast ausgeschlossen.

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Zerstörung der äußerem Membran eines Mikroorganismus durch ein Polymer
Foto: Dr. Matthias Hartlieb

Atemgassensor
Foto: Tobias Hopfgarten

SensreD

Mit ihrer Expertise in Photochemie, Laser-spektroskopie, optischer Sensorik und Photophysik ist das Team der Physikalischen Chemie der Universität Potsdam in Grundlagen- und Anwendungsforschung tätig. SensreD, eine Sensorik mit funktionalisierten Lichtwellenleitern für die respiratorische Diagnostik, ist ein Beispiel für ein interdisziplinäres Projekt mit einem hohen Anwendungspotential in der medizinischen Diagnostik. Der gemeinsam mit der Professur für Sportmedizin und Sportorthopädie entwickelte optische Sensor für eine kontinuierliche Atemgasanalyse soll zum einen den Probandenkomfort einer spirometrischen Messung verbessern. Zum anderen bergen Aufbau und Sensitivität des Prototypen Potential für ein breites Anwendungsspektrum, das es in zukünftigen Forschungsprojekten zu erschließen gilt.

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Atemgassensor
Foto: Tobias Hopfgarten