Opracowanie barwników fluorescencyjnych o korzystnych właściwościach dla mikroskopii STED oraz ich wykorzystanie w biologii molekularnej

16/03/2019

O projekcieOpis w j. angielskimKontakt

Opracowanie barwników fluorescencyjnych o korzystnych właściwościach dla mikroskopii STED oraz ich wykorzystanie w biologii molekularnej

Projekt nr POIR.04.04.00-00-3CF4/16-00 – TEAM/2016-3/22
Okres realizacji: 01.11.2017 – 30.10.2020
Kierownik projektu: prof. Daniel Gryko
Beneficjent: Instytut Chemii Organicznej PAN
Wartość projektu/ wartość dofinansowania: 2 984 500,00 zł

1. Jaki jest cel projektu?

Celem projektu jest opracowanie nowej generacji barwników organicznych, które będą sto razy bardziej fotostabilne od obecnie stosowanych. Równolegle, muszą one też posiadać wiele innych korzystnych cech takich jak: (1) dużą różnicę w długości fali pomiędzy absorpcją a emisją (tzw. przesunięcie Stokesa); (B) wysoką wydajność kwantową fluorescencji (szczególnie w zakresie promieniowania czerwonego i podczerwonego); (C) możliwość penetracji błon komórkowych żywych komórek eukariotycznych. Dodatkowym celem projektu jest zaprojektowanie takiego zestawu znaczników fluorescencyjnych by mogły być one użyte do równoczesnego obrazowania trzech różnych biocząsteczek przy użyciu lasera emitującego tylko jedną długość fali wywołującą emisję wymuszoną.

2. Co stanowi o innowacyjności projektu?

Mikroskopia fluorescencyjna odgrywa ogromną rolę w biologii molekularnej, gdyż pozwala na wyznakowanie interesujących elementów komórki (np. białek, czy organelli) fluoroforami o zadanych właściwościach. Mikroskopia fluorescencyjna typu STED (ang. stimulated emission depletion) pozwala uzyskać rozdzielczość wyższą niż limit dyfrakcyjny, który wynosi mniej więcej 200-500 nm. Oznacza to, że przy jej użyciu można bardziej dokładnie obserwować elementy komórki i biocząsteczki. Za jej odkrycie Prof. Stefan Hell (Niemcy) otrzymał w roku 2014 Nagrodę Nobla. Chociaż istnieją komercyjnie dostępne mikroskopy typu STED i ten rodzaj mikroskopii fluorescencyjnej burzliwie się rozwija, nie zostały w satysfakcjonujący sposób rozwiązane problemy związane z używanymi w tym przypadku barwnikami. Koncepcja tej mikroskopii opiera się na użyciu światła laserowego o dosyć dużej mocy, co powoduje indukowany światłem rozpad cząsteczek barwników organicznych. Nawet najlepsze fluorofory nie są dość trwałe do tego typu zastosowania.

3. Co w jego ramach ma zostać osiągnięte/stworzone?

Opracowanie lepszych barwników fluorescencyjnych pozwoli na dalszy rozwój mikroskopii STED oraz w przyszłości na jej użycie w diagnostyce medycznej. Istnieje realna szansa na to by po opracowaniu i opatentowaniu rozpocząć produkcję nowej generacji znaczników fluorescencyjnych w Polsce.

Ultratrwałe barwniki będą oparte na tzw. diketopirolopirolach używanych między innymi do produkcji czerwonych farb do barwienia takich przedmiotów jak: luksusowe samochody, banknoty, wysokiej jakości tworzywa sztuczne, farby artystyczne itd.

Ponadto otrzymane barwniki będą wyposażone w cechy, które umożliwią badanie takich zjawisk jak: (A) oddziaływanie białek ze sobą w komórkach nabłonkach; (B) biomechanika w czasie różnicowania się tkanek w rozwoju embrionalnym; (C) budowa kanałów potasowych w mitochondriach.

Pełny opis projektu w j. angielskim

NEW GENERATION OF FLUORESCENT PROBES FOR STIMULATED EMISSION DEPLETION MICROSCOPY

Project no POIR.04.04.00-00-3CF4/16-00 – TEAM/2016-3/22
Implementation period: 01.11.2017 – 30.10.2020
Project leader: prof. Daniel Gryko
Beneficiary: Instytut Chemii Organicznej PAN
Funding:2 984 500,00 zł

The new super-resolution microscopy techniques enable studying cells on the level unthinkable even a decade ago and have already advanced our understanding of key cellular processes. At the same time they require novel, brighter fluorophores exhibiting ideal combination of photophysical properties. The overall research objective of this project is to design, synthesize and apply advanced fluorescent dyes in bio-oriented research, with the use of stimulated emission depletion super-resolution microscopy. This will open the route to the deciphering of as yet inaccessible key biological events in a wide range of cellbiological questions. As a result of this project, new families of dyes will be developed, following three breakthrough strategies. More importantly still, these dyes will be a platform for functionalization with scaffolds able to recognize various molecules of interest in the cell. We will achieve this goal by combining organic chemists with specialists in molecular biology).

Detailed description

Kierownik projektu: Prof. Daniel gryko

e-mail: daniel.gryko@icho.edu.pl

telefon: +48 22 343 30 63

No Comments

Skip to content