Arbeitsgruppe Nanopolyphotonik (NPP) Fraunhofer Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP) Geiselbergstr. 69, Potsdam-Golm

Transkript

1 Arbeitsgruppe Nanopolyphotonik (NPP) Fraunhofer Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP) Geiselbergstr. 69, Potsdam-Golm Fraunhofer

2 NanoPolyPhotonik Nano Quantenpunkte Up-Conversion Nanopartikel lumineszierende polymerbasierte Nanopartikel polymerbasierte DFB-laser Poly Polymere für Signalverstärkung 3D-2-Photonen- Polymerisation FRET-Immunoassays Optische Drucksensoren (FRET-basiert) Photonik Fraunhofer IAP

3 Die Kompetenzen der NanoPolyPhotonik Optische Spektroskopie Stationäre und zeitaufgelöste Fluoreszenzspektroskopie (und -Mikroskopie) verschiedener Luminophore (organische Fluorophore, Lanthanoidkomplexe, Nanopartikel, fluoreszierende Polymere, etc.) Immunoassays Erfahrung in der Entwicklung, Optimierung und Validierung neuer Immunoassays mit Nachweisgrenzen im femtomolaren Konzentrationsbereich (Geräte: Kryptor (Thermo Fisher), Infinite M200 (Tecan), Nanoscan (IOM)) Multianalytnachweis (Multiplexing) Erfahrung in quantenpunkt- (QDot) bzw. farbstoffbasiertem gleichzeitigen Nachweis mehrerer Analyten einzigartiges Know-how bei der Datenerfassung und korrektur hinsichtlich spektralen Crosstalks Nanopartikel-basierte Sensoren mit QDots, Polymer-Dots, Carbon-Dots und Up-converting Nanopartikel Fraunhofer IAP

4 Homogene FRET Immunoassays Quantum Dot-Based Highly Sensitive Immunoassays for Multiplexed Diagnostics of Alzheimer s Disease 7. Rahmenprogramm der Europäischen Komission Fraunhofer

5 Multiplex-FRET-Immunoassays Fingerabdruck -Identifikation von Krankheiten Fraunhofer

6 FRET Immunoassays - Prinzip Einsatz lumineszenter Terbium-Komplexe (LTC) as FRET-Donoren ermöglicht eine effiziente Hintergrundsignal-Unterdrückung durch zeitaufgelöste Detektion ms UV-Anregung ns ms!! norm. luminescence intensity E-3 Spektral und zeitaufgelöste Messung time / ms Fraunhofer

7 FRET Immunoassays Multiplexing und Crosstalk Donor Crosstalk in Akzeptor-Kanäle Tb 3+ Donor-Emission wird in den Aktzeptorkanälen mitgemessen Akzeptor Crosstalk durch Überlappen der Emissionsspektren Crosstalkkorrektur nötig filter transmission / % wavelength / nm norm. luminescence intensity Fraunhofer

8 FRET Immunoassays Multiplexing und Crosstalk Worst Case Multiplex-Szenario 12 für 5 Lungenkrebstumormarker 10 NSE konstant bei 10x, CA15.3 konstant bei 0.5x, SCC and Cyfra21-1 zunehmend von 0.5x bis 10x, CEA abnehmend von 10x bis 0.5x Crosstalk-Korrektur funktioniert gut sogar im Worst Case Szenario! rel. concentration NSE SCC CEA Cyfra21 CA sample mixture Fraunhofer

9 FRET Immunoassays Multiplexing und LOD LOD kommerzieller Einzel- Assay LOD modifizierter Einzel-Assay NSE ng/ml SCC ng/ml CEA ng/ml Cyfra2 1-1 ng/ml CA15. 3 U/mL LOD Multiplex-Assay Höchste Normalkonzentration LOD in 5-fach Multiplex-Assay annähernd so gut wie in Einzelassays Optimierungs-Potential durch Einsatz von Pipettierautomaten und automatischer Inkubationskonstrolle Fraunhofer

10 Potenzielle Kooperationsfelder Neue Polymere für Signalverstärkung (für ELISA, Durchflusszytometrie, Zell-Bildgebung) Neue polymere Nanopartikel mit erhöhtem Signal-Rausch-Verhältnis Neue TR-FRET Immunoassays (homo- und heterogen) Up-converting Nanopartikel (für Bioanwendungen) 3D Zwei-Photonen-Polymerisation von (Mikro) Strukturen (z.b. Bioprinting medizinischer Implantate zur Gesichtsrekonstruktion) kadmiumfreie Quantenpunkte (InP) für Bioanwendungen Optische Drucksensoren Neue Polymer-basierte DFB Laser Fraunhofer IAP

11 Dienstleistungen spektral aufgelöste absolute Lichtmessungen (Charakterisierung von z.b. Leuchtdioden und Solarzellen) Optische Charakterisierung (stationär, zeitaufgelöst) von lumineszenten Materialien Spektroskopische Untersuchungen nach Bedarf (siehe Ausstattung) Entwicklung/Optimierung von Lumineszenzimmunoassays zur Detektion von einzelnen oder mehreren Biomarkern (homogen und heterogen) Entwicklung und Charakterisierung von DFB-Lasern und Wellenleiterstrukturen Charakterisierung der optischen Parameter laseraktiver Materialien (Verstärkung, Verluste, etc.) Prototyping (Polymerbasierte Laser) Fraunhofer IAP

12 Ausstattung Ti:Sa-Laser Mira HP-D, Mira-OPO, Pulspicker und SHG/THG (Coherent, APE): Pulslänge 150 fs oder 2 ps; nm (Ti:Sa) bzw nm (mit SHG/THG/OPO); Rep.rate 300 Hz 76 MHz; max. 3,5 W 800 nm) Nd:YAG/OPO-System: Spitlight 600 (Repititionsrate 20 Hz, Pulslänge 7 ns, InnoLas) + Versascan/UVscan UV-L ( nm, nm, Gwu) Inverses Fluoreszenzmikroskop Axio Observer.Z1 (Zeiss), Objektive 10x bis 100x; ohne Immersion und mit Wasser- oder Öl-Immersion Dual Channel Confocal Scanner Modul (Becker &Hickl DCS120) für FLIM, FCS, 2- Photon-Mikroskopie und weitere konfokale Anwendungen Verschiedene Anregungsquellen und Detektoren, z. B. 4Picos-DIG ICCD Kamera (Stanford Computer Optics) Fluoreszenzspektrometer FLS920-stm (Edinburgh Instruments) mit Option für zeitaufgelöste Messungen im ns- und im µs- bis ms-bereich (TCSPC, MCS) F500 Nanoscan (IOM Innovative Optische Messtechnik GmbH) 2-Kanal Fluoreszenzreader für Multititerplatten, ns bis ms Zeitauflösung Fraunhofer IAP

13 Ausstattung KRYPTOR (B.R.A.H.M.S GmbH) 2-Kanal Fluoreszenzreader für Multititerplatten, µs bis ms Zeitauflösung, höchste Sensitivität kalibriertes Kompact-Array-Spektrometer CAS 140CT (Instrument Systems) UV-VIS Absorptionsspektrometer Lambda 35 + PTP A (PerkinElmer) Messplatz zur Lasercharakterisierung Gepulste Laser 355 nm und 532 nm als Pumpquelle (Pulsdauer < 0,5 ns, Pulswiederholrate 1 Hz 1,5 khz) ihr320 Imaging Spectrometer (Horiba) mit Synapse CCD Detektor (spektrale Auflösung < 0,1 nm) variabler Strichlängen (VSL) Messplatz zur Bestimmung von optischer Verstärkung und Wellenleiterverlusten Fraunhofer IAP

14 Kontakt Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP) NanoPolyPhotonik Dr. André Geßner Gruppenleiter Tel Dr. Piotr Cywinski Tel: Geiselbergstraße Potsdam-Golm Mehr Details: Fraunhofer IAP