Multifunktionale DNA-Sensoren für Schubkräfte

Physikalische Kräfte sind Teil unseres Alltags, etwa wenn wir eine Tür öffnen oder unsere Finger gegen ein weiches Material drücken. Auch auf der viel kleineren Ebene biologischer Zellen in unserem Körper sind physikalische Kräfte weit verbreitet. Zellen berühren sich beispielsweise mit mikroskopisch kleinen Fingern, bevor sie enger miteinander interagieren. Erstaunlicherweise spielt diese drückende Interaktion eine Schlüsselrolle bei der Bildung einer Immunreaktion zur Abwehr schädlicher Mikroben oder Krebszellen. Obwohl Druckkräfte in unserem Körper essentiell sind, kennen wir ihre Kraftreichweite nicht. In diesem Projekt entwickeln wir neue Kraftsensoren, um zu verstehen, wie Immunzellen interagieren und ihre Immunreaktion auslösen. Die neuen Kraftsensoren ähneln funktionell einer komprimierbaren Metallfeder eines Kugelschreibers, sind aber etwa eine Milliarde Mal kleiner. Als weitere Innovation wird die Kompression der Nanofedern und die ausgeübte Kraft durch ein einfaches Lichtsignal ausgelesen. In den Experimenten werden diese neuen Druckkraftsensoren zwischen interagierenden Zellen platziert, um die interzellulären Kräfte zu messen. Voraussichtlich sind die zellulären Kräfte eine Milliarde Mal kleiner sind als die Kraft, die zum Hochhalten eines Apfels erforderlich ist. Mit den hochempfindlichen Nanosensoren sollen wichtige Erkenntnisse über die Entstehung einer Immunantwort gewonnen werden, die bei der Entwicklung neuer Krebsmedikamente helfen.