Viskoelastizität | Aktiv-Passiv Kalibration

In unseren Kooperationen mit anderen Gruppen des Cells-In-Motion Exzellenzclusters sind wir an biologischen Fragestellungen interessiert, die von Einzelzelluntersuchungen bis zum gesamten Organismus reichen. Dies stellt hohe Anforderungen an unsere experimentellen Aufbauten, verwendeten Methoden und Auswerteroutinen. Zellen sind lebendig und aktiv, verändern ihre Form und ihre Umgebung unablässig. Das beeinflusst ihre biomechanischen Eigenschaften, wie z.B. die Viskoelastizität. Wissen über diese Parameter ist wichtig für Kraftmessungen, da eine sich aktiv verändernde Zelle zusätzlich Kräfte auf die optische Pinzette auswirkt. Um dies zu trennen werden modernste Methoden und Technologien verwendet.

Durch Hochgeschwindigkeitspositionsdetektion sind wir in der Lage, Kalibrationen für Kraftmessungen in viskosen Medien durchzuführen. Auswertungen werden im Frequenzraum durchgeführt, da dies direkten Zugriff auf niederfrequentes Rauschen und hochfrequente thermische Bewegungen des gefangen Objektes gibt (s. Abbildung). Das Erste ist unerwünscht, das Zweite ist erwünscht. Dadurch sind wir in der Lage, Standardmikropartikel sowie fortgeschrittene Kern-Schale Partikel zu untersuchen.

In viskoelastischen Medien, wie z.B. Zellen, verwenden wir des Weiteren so genannte aktiv-passive Kalibrationen und das Fluktuations-Dissipations Theorem für räumlich und zeitlich aufgelöste viskoelastische Messungen. Änderungen in der Viskoelastizität offenbaren Veränderungen des Organismus, wie z.B. während der Zellteilung. Wir sind daher in der Lage, Kräfte in und um eine Zelle in vitro und in vivo zu untersuchen.