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JPK BioAFM | Bruker Nano GmbH Am Studio 2D 12489 Berlin, Germany https://www.bruker.com/bioafm
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Die Nanoskopie-Gruppe von Dr. Volker Deckert verwendet das JPK AFM System für TERS (spitzenverstärkte Raman Spektroskopie)

(PresseBox) (Berlin, )
JPK Instruments als einer der weltweit führenden Hersteller von Nanoanalytik-Instrumenten im Bereich Life Sciences und Soft Matter, berichtet über die Forschungsaktivitäten am Institut für Photonische Technologien (IPHT) in Jena in der Gruppe von Dr. Volker Deckert.

Am Institut für Photonische Technologien (IPHT) in Jena steht die Erforschung des Lichts im Mittelpunkt. Das neue IPHT betrachtet die Photonik als eine der wichtigsten Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts und spielt dabei eine führende Rolle in den Bereichen Informationstechnologie und Kommunikation, Sicherheit, Materialwissenschaften, Life Sciences und Gesundheit.

Dr. Volker Deckert ist der Kopf der Nanoskopie-Abteilung am Institut, welche die Entwicklung von molekularen spektroskopischen Methoden mit der höchstmöglichen räumlichen Auflösung betreibt. Schwerpunkt dieses Programms ist die Verwendung der Tip-Enhanced- Raman Spektroskopie (TERS). JPK Instruments hat mit dem NanoWizard® AFM System und dem Tip-Assisted-Optics Modul (TAO(TM) ) eine Plattform für die Entwicklung dieser experimentellen Methode zur Verfügung gestellt. In vielen Fällen liegen die strukturellen Anforderungen an die Komponenten unterhalb der Fähigkeiten von normalen optischen mikroskopischen oder spektroskopischen Instrumenten. Die optische Nahfeld-Mikroskopie in Kombination mit der Raman-Spektroskopie erreicht Auflösungen deutlich unterhalb der Beugungsgrenze von Standard-Instrumenten. Das Ziel der Arbeit des Institutes ist die Weiterentwicklung der TERS Methode, um damit ein breit anwendbares und ausreichend empfindliches Instrument für die Analyse von Oberflächen und Grenzflächen bei verschiedenen Umgebungsbedingungen zu schaffen. Derartige Anwendungen werden sorgfältig ausgewählt - zum Beispiel werden heterogene katalytische Reaktionen untersucht. Diese anwendungsorientierten Experimente dienen zur Überprüfung und Verbesserung von Gerätefunktionen. So kann am besten demonstriert werden, wie praxistauglich das Gerät bei "echten" Problemen ist.

In aktueller Literatur wird über nanometergroße Lipid- und Protein-Domänen (Lipd Rafts) auf einer Einzel-Zelle berichtet, wie zum Beispiel in einem SMALL-Paper veröffentlicht im Januar 2011. Die Existenz wurde hier durch die Kombination von hoch aufgelösten AFM Bildern und einem direkten Raman-spektroskopischen Nachweis gezeigt. TERS wurde hier als labelfreie und zerstörungsfreie Methode für die direkte Zuordnung von nanometergroßen Lipidund Proteindomänen auf Einzelzellenoberflächen benutzt. Die Verarbeitung der Ramanspektren erlaubt die Analyse und die Visualisierung der verschiedenen Zelloberflächenkomponenten bis hin zu einer räumlichen Auflösung von 10-20 nm.

Ein weiteres exzellentes Beispiel für den Einsatz dieser Technik wurde in der Zeitschrift Biophotonik im Juni 2010 veröffentlicht. Hier wurde die biochemische Bildgebung unterhalb der Beugungsgrenze an einer Zellmembran in Beziehung zu anderen Strukturen mit TERS demonstriert. Zunächst wurde dabei ein Vibrations-Mapping auf der Nanometer-Skala auf einem Protein-(Streptavidin) markierten Phospholipid-Film mit TERS durchgeführt. In diesem Fall wurde eine TERS-spektrale Karte auf diesem Biomembran-Modell mit einer Schrittweite weit unterhalb der Beugungsgrenze erstellt. Betrachtet man die Modellzusammensetzung wurden Spektren entweder als typisch für Lipide, Proteine oder als beide in gleicher Weise qualitativ klassifiziert. Anschließend wurden die spektroskopischen Informationen in Bezug auf die topographischen Merkmale zugeordnet. Eine räumliche Differenzierung zwischen den verschiedenen kompositorischen Domänen durch ausschließlich topographische Merkmale ist schwierig zu erreichen. Die Kombination von Morphologie und spektralen Daten ermöglicht eine sehr viel detaillierte Charakterisierung von Biomembranen.

Zu seiner Zusammenarbeit mit JPK im Laufe der Jahre sagt Dr. Deckert: "Seit 2002 konnten wir uns bei allen unseren TERS-Experimenten auf die Geräte von JPK verlassen. Insbesondere die gemeinsame Entwicklung zur Kopplung und Synchronisation der Spektroskopie- mit der AFM Methodik erwies sich als äußerst robust und zuverlässig. Die Unterstützung durch JPK war immer schnell und gründlich, wann auch immer eine spezifische Anpassung von unserem neuen Raman-Mikroskop oder Detektionsschema erforderlich wurde."

Die Arbeit mit Dr. Deckert ist immer ein großer Zugewinn für JPK Gründer und CTO Torsten Jähnke. Kürzlich in Berlin sagte Torsten Jähnke: "Die Entwicklung von TERS erforderte ein Tip-Scanning-AFM System mit flexiblem Zugang zur Optik sowie die vielfältigen elektronischen Signal-Access Möglichkeiten. Durch das Verstehen der Bedürfnisse von Dr. Deckert konnten wir die erforderliche Performance und Flexibilität in die Entwicklung unseres neuesten Systems einfließen lassen - dem NanoWizard® 3 NanoOptics AFM."

JPK Instruments entwickelt, konstruiert und fertigt Instrumente in Deutschland zu weltweit anerkannten Standards der deutschen Feinmechanik, Qualität und Funktionalität. Für weitere Einzelheiten über das NanoWizard® AFM und weitere Produkte besuchen Sie uns auf der JPK Webseite www.jpk.com oder auf Facebook.

JPK BioAFM | Bruker Nano GmbH

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.

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