Das Labor für Biophysik und Oberflächenanalyse (LBSA) an der Universität von Nottingham, eine der weltweit führenden Gruppen im Bereich der Rastersondenmikroskopie, hat seit über 20 Jahren mehr als hundert bahnbrechende Arbeiten veröffentlicht.
Dr. Stephanie Allen (Associate Professorin und Dozentin für Molekulare Biophysik) gehört zum Team innerhalb des LBSA. Ihre Forschungsinteressen konzentrieren sich im Einzelnen auf die Molekulare Biophysik insbesondere wie biologische Prozesse auf molekularer Ebene funktionieren. Ein weiterer Schwerpunkt ihrer Arbeit ist die Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze innerhalb des pharmazeutischen und biomedizinischen Sektors.
Für ihre Forschung nutzt sie eine breite Palette von biophysikalischen Werkzeugen, wie Atomic Force Microscopy (AFM), Quartz Crystal Microbalance (QCM-D), Biomembrane Force Probe (BFP) und optische Pinzetten. Vor kurzem erwarb sie das neue und fortschrittliche ForceRobot® 300 System von JPK Instruments, welches die Fähigkeit automatisierter Kraft-Spektroskopie-Messungen bietet.
Die Kraftspektroskopie ist eine Methode, die es erlaubt in Echtzeit Wechselwirkungen auf der Ebene von einzelnen Molekülen zu messen. Hervorgegangen aus dem weiten Feld der Atomic Force Microscopy ermöglicht die Kraftspektroskopie die direkte Messung von Kräften innerhalb und zwischen einzelnen Molekülen. Die Empfindlichkeit ist dabei hoch genug, um die Kraft zur Entfaltung eines einzelnen Proteinmoleküls zu bestimmen oder auch die mechanische Festigkeit einer einzelnen Rezeptor-Ligand-Bindung zu charakterisieren.
Kraftspektroskopie-Messungen werden an der Universität von Nottingham in einer Reihe von Projekten durchgeführt (gefördert durch die BBSRC und die pharmazeutische Industrie). In Einzelmolekülexperimenten untersucht die Forschungsgruppe die Auswirkungen von bakteriellen Proteinen auf die mechanischen Eigenschaften von DNA. Weitere Projekte in dieser Richtung tragen zum Verständnis über die molekularen Grundlagen von Krankheiten bei; zum Beispiel jene im Zusammenhang mit Blut-Proteinen wie dem von Willebrand-Faktor (vWF). Die Fähigkeit der Messung von Kräften zwischen Paaren von wechselwirkenden Biomolekülen wird auch als Grundlage für neue Screeningansätze erforscht, welche unter anderem für die Entdeckung neuer Arzneimitteln und/oder die Entwicklung biopharmazeutischer Wirkstoffe von Bedeutung sind.
Während die Durchführung von Tests mit herkömmlichen AFM-Instrumenten sehr arbeitsund zeitintensiv ist und meist viele hundert bis tausende von Kraftmessungen pro Experiment erforderlich sind, bietet der ForceRobot® 300 einen automatisierten Workflow mit großer Flexibilität. Bisher war es meist schwierig die Kraftspektroskopie-Messungen zu optimieren, was gerade bei fortgeschrittenen Experimenten dem Forscher viel Arbeitsaufwand abverlangt. Der ForceRobot® 300 ermöglicht die kontinuierliche Aufzeichnung tausender von Kraftmessungen und die Änderung von experimentellen Parametern innerhalb des Experiments, wie unter anderem den Ort der Messung, die Geschwindigkeit der Sondenbewegung oder der Umgebungsparameter und prüft während des Experimentes auch die Ausrichtung des Lasers und Detektors sowie die entsprechende Kalibrierung des Cantilevers.
Dr. Allen sagt dazu: „Die Arbeit mit dem ForceRobot ermöglicht meiner Arbeitsgruppe die Durchführung von noch mehr Experimenten, ohne dass zwischen jeder Messreihe manuell die Parameter eingestellt werden müssen. Das System zeigt ein großes Potenzial zur Verbesserung der statistischen Datenbasis, die hoffentlich schnell zu neuen wichtigen Ergebnissen führen werden.“ Der ForceRobot® 300 hat viele weitere Optionen für die Fluidik sowie Temperaturkontrolle und ermöglicht somit umfangreichere reproduzierbare Ergebnisse als ein konventionelles AFM-System.
Weitere Einzelheiten finden Sie auf der Webseite von JPK Instruments AG unter www.jpk.com.

Die JPK Instruments AG ist ein weltweit führender Hersteller von Nanoanalytik-Instrumenten, mit denen ein bisher nicht dagewesener Zugang auf Nanotechnologie-Ebene ermöglicht wird. 2007 und 2008 wurde JPK von Deloitte als das am schnellsten wachsende Unternehmen auf dem Sektor der Nanotechnologie in Deutschland ausgezeichnet. Das Produktportfolio umfasst insbesondere rasterkraftmikroskopische Systeme (AFM) und optische Pinzetten (Optical Tweezers), mit einem breiten Anwendungsspektrum von der Soft Matter Physik bis zur Nanooptik, von der Oberflächenchemie bis hin zur Zell- und Molekularbiologie. Aufgrund ihres technologischen Vorsprungs werden JPK-Instrumente in den renommiertesten Forschungsinstituten weltweit eingesetzt. Das Unternehmen hat seinen Hauptsitz in Berlin sowie weitere Standorte in Dresden, Cambridge (UK), Singapur, Tokio (Japan) und Paris (Frankreich). Mit seinem globalen Vertriebsnetz und mehreren Support Centern betreut JPK die kontinuierlich wachsende Zahl von Anwendern mit ganzheitlichen Lösungen und erstklassigem Service direkt vor Ort.