Wir sind NanoBioDetect

Liste der NanoBioDetect-Partner:

Liste der NanoBioDetect-Unterauftragnehmer:


IBE R&D gGmbH Institute for Lung Health

Die Firma IBE R&D Institute for Lung Health gGmbH (IBE) ist eine private, gemeinnützige Forschungseinrichtung. Sie ist aus dem Institut für Hygiene und Arbeitsmedizin der Universität Essen hervorgegangen und verfügt über langjährige Erfahrung bei der biologisch-toxikologischen Beurteilung von mikro- and nanoskaligen Partikeln. Bei der Testung von über 600 Partikelproben und durch die Verwendung von isolierten und kultivierten Alveolarmakrophagen wurden in den letzten Jahren biologische Beurteilungskriterien erarbeitet, mit denen Effekte von Nanopartikeln verglichen und ihre Wirkung auf die Lunge beurteilt werden können. Auf dieser Basis arbeitet das Institut kontinuierlich an der Weiterentwicklung von Ersatz- und Ergänzungsmethoden zum Tierversuch. Der Großteil dieser Forschungsarbeiten wurde und wird öffentlich gefördert (BMBF-Projekte: NanoCare, NanoGEM, ZEBET). Ferner werden Kooperationsprojekte mit Universitäten und Industriepartnern durchgeführt.

Aufgaben im Projekt

Die IBE R&D gGmbH leitet das Projekt federführend (Prof . Dr. M. Wiemann) und stellt Partnern und Unterauftragnehmern Partikelproben bzw. partikelhaltige Zellen und Gewebe zur Verfügung gestellt. Im Arbeitpaket 2 etabliert sie die Hyperspektrale Mikroskopie mit dem Ziel, Nanopartikel im Gewebe zu identifizieren und entsprechende Probenstellen für physikalischen Messverfahren vorzubereiten. Die Markierung von Zellen und der Nachweis von toxikologischen Endpunkten bilden den Schwerpunkt im AP3. In Zusammenarbeit mit den Firmen OxProtect und Proteome Sciences  soll erstmals eine Charakterisierung der Proteinkorona von Nanopartikeln vorgenommen werden, wie sie unter komplexen Bedingungen in der Lunge zustande kommt.

Veröffentlichungen


Fachhochschule Dortmund, Biomedical Imaging Group

Die im Rahmen des Fachbereichs Informatik der Fachhochschule Dortmund tätigen “Biomedical Imaging Group“ (BIG) beschäftigt sich mit der Entwicklung von digitalen Bildanalysemethoden für die Biomedizin, die Molekularbiologie und die Material-wissenschaft. Dazu gehören Verfahren der computergestützten Partikelbildsegmentation, Klassifikation der Formen von Nanopartikeln und deren Agglomerate mit Hilfe der Elektronen- und der Lichtmikroskopie. Ferner sind neue Methoden zur Größenklassifikation von Nanopartikeln in Suspensionen mit Hilfe statistischer Trackinganalyseverfahren entwickelt und veröffentlich worden. Darüber hinaus entwickelt BIG Methoden zur multimodalen Bilddatenintegration, zur räumlichen-zeitlichen Darstellung makro- und mikroanatomischer Strukturen und ist spezialisiert auf computergestützte Datenauswertung und Simulationen biodynamischer Prozesse.

BIG kooperiert mit zahlreichen in- und ausländischen Forschungsinstituten und Hochschulkliniken in bilateraler Kooperation oder im Rahmen von EU- und BMBF-Drittmittelprojekten. Die Arbeitsgruppe besteht aus dem Gruppenleiter Prof. Dr. Dr. med. habil. Hans-Gerd Lipinski und 7 wissenschaftlichen Mitarbeitern. In der Gruppe werden derzeit 4 Doktoranden betreut.

Aufgaben im Projekt

BIG ist für die Entwicklung von computergestützten Verfahren und Algorithmen zur Bilddatenfusion (einschließlich der Navigation) der im Rahmen des Projektes eingesetzten Mikroskopiesysteme zuständig. Darüber hinaus werden Programme zur Bildanalyse sowie zur Bilddatenarchivierung zur Verfügung gestellt. Dazu gehören die Bereitstellung von Programmen zur Bildqualitätsbewertung, Bildvorverarbeitung, Objekterkennung und Objektsegmentation, Konturerfassung, Formparameterbestimmung, Distanz- und Ähnlich-keitsbestimmung, Kolokationsmethodik sowie Visualisierung und Schnittstellenbereitstellung (z.B. zu Excel).

Veröffentlichungen (2013-2015) 


ION-TOF Technologies GmbH

Die ION-TOF Technologies GmbH entwickelt innovative Analyseverfahren zur Charakterisierung von Oberflächen und dünnen Schichten. Der Schwerpunkt der Entwicklungen liegt auf ionenstrahlbasierten Verfahren wie der Sekundärionen-Massenspektrometrie (ToF-SIMS) und der Niederenergetischen Ionenstreuung (LEIS). Es besteht eine enge Zusammenarbeit mit der ION-TOF GmbH, die in Lizenz die entsprechenden Analysegeräte herstellt und weltweit vertreibt. Die Geräte werden derzeit bei mehr als 280 Kunden in Forschungseinrichtungen und in der High-Tech-Industrie eingesetzt, darunter eine Vielzahl von führenden Firmen der Halbleiterindustrie, der chemischen Industrie, der Glasindustrie etc. ToF-SIMS wird sehr vielseitig für die chemische Charakterisierung von Oberflächen, ultradünnen Schichten und Nanostrukturen eingesetzt. Das Verfahren liefert neben der Elementinformation auch detaillierte chemische und molekulare Informationen und kann sowohl auf anorganische als auch auf organische Probensystem angewendet werden.

Aufgaben im Projekt

Im Rahmen des Projektes wird die IonTOF gerätetechnische Entwicklungen zur ortsaufgelösten, qualitativen und quantitativen Bestimmung von Nanopartikeln in biologischem Gewebe mittels hochauflösender Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometrie (ToF-SIMS) vorantreiben. Partikelhaltige Gewebestellen auf Schnittpräparaten sollen mit großer Treffsicherheit innerhalb eines TOF-SIMS Gerätes lokalisiert und analysiert werden. Mittels Abtrag mit O2-Gasclusterionen mit einer Clustergröße von einigen tausend Atomen sollen die organischen Probenbestandteile selektiv abgetragen und anschließend die freigelegten metallischen Nanopartikel mittels hochauflösender ToF-SIMS detektiert und identifiziert werden. Bei mehrmaliger Anwendung dieser Vorgehensweise kann dann die dreidimensionale Verteilung von Nanopartikeln im Gewebe bestimmt werden.
Neben den technischen Entwicklungen sollen in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern auch entsprechende Standardvorschriften (SOP) verfasst werden, die die Arbeitsschritte von der Gewebeaufbereitung bis zum regulatorisch belastbaren Nachweis von Nanopartikeln mittels TOF-SIMS darlegen.


Tascon GmbH

Die Tascon GmbH bietet analytische Dienstleistungen und Beratung im Bereich der Oberflächenanalytik an. Das Unternehmen ist als ToF-SIMS- und XPS-Prüflabor nach DIN 17025:2005 akkreditiert. Der Erfolg der Tascon GmbH beruht neben dem stets aktuell gehaltenen Gerätepark auf der interdisziplinären Zusammenarbeit ihrer hochqualifizierten Mitarbeiter aus den Bereichen Physik, Chemie, Biologie, Biochemie und Geologie.
Die Tascon GmbH beschäftigt sich bereits seit mehreren Jahren mit der ToF-SIMS-Analyse von organischen und biologischen Materialien. So gelang es der Tascon GmbH als einem der ersten Labors weltweit, organische Zellbestandteile in einer 3D-ToF-SIMS Abbildung sichtbar zu machen (Breitenstein et al. 2007).

Aufgaben im Projekt

Die Tascon GmbH wird sich in Zusammenarabeit mit der ION-TOF GmbH auf die methodische Weiterentwicklung der Nachweismethoden konzentrieren sowie die Geräteverbesserungen evaluieren und praktisch umsetzen. Ein Schwerpunkt wird die Quantifizierung der ToF-SIMS-Daten nach Lokalisierung in Zellpräparaten und Gewebeschnitten sein.

Veröffentlichungen


Universität Leipzig, Institut für medizinische Physik & Biophysik

Die Gruppe von Dr. I. Estrela-Lopis am Institut für Institut für Medizinische Physik & Biophysik (IMPB) an der Universität Leipzig besitzt langjährige Erfahrungen auf dem Gebiet der Nanodosimetrie und Nanotoxikologie. Das IMPB ist integrativer Bestandteil der Medizinischen Fakultät und der Universitätsklinik, und besitzt einen uneingeschränkten Zugang zu den Einrichtungen dieser großen Life Science-Einrichtung in Sachsen.
Eine große Expertise des Instituts besteht in der Anwendung von neuartigen experimentellen Techniken zur Quantifizierung und Lokalisierung von authentischen, d.h. unmarkierten Nanopartikeln in Zellen und Geweben mittel Ionenstrahlmikroskopie (IBM) konfokaler Ramanmikrospektroskopie (CRM), die für den Nachweis von Nanomaterialien ganz unterschiedlicher Zusammensetzung und Ausprägung verwendet werden. Insbesondere bei der IBM hat die Gruppe Pionierarbeit auf dem Gebiet der Nanotoxikologie geleistet, um den Zusammenhang zwischen der intrazellulären Dosis und der toxikologischen Wirkung von Nanomaterialien auf molekularer Ebene weiter aufzuklären.

Aufgaben im Projekt

Das IMPB bringt zwei Nachweisverfahren in das Projekt ein mit denen Nanomaterialien auf subzellulärer Ebene identifiziert, quantifiziert und lokalisiert werden sollen: Die Ionenstrahlmikroskopie (IBM) und die Konfokale Raman Microspectroskopie (CRM).

Die IBM ist ein einzigartiges Instrument zur räumlichen Elementanalyse und Quantifizierung von Elementen. Dabei können zwei Arten der IBM Messung gleichzeitig kombiniert werden: Die Protonen induzierte Röntgen-Emission (PIXE) und die Rutherford Rückstreuungs Spectroskopy (RBS). Der Vorteil des IBM gegenüber einer electronen basierten Röntgen-Emission ist, dass ein Protonenstrahl eine dicke Probe durchdringen kann. Darüber hinaus erhält man ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis, so dass sehr geringe Elementkonzentrationen exakt bestimmt werden können.

Auch die CRM kommt ohne zusätzliche Partikelmarkierung aus. Sie liefert sie zusätzlich zur Partikelinformation noch 3-dimensionale Informationen zur chemischen und biochemischen Zusammensetzung einer Probe. Dabei ist die CRM vergleichsweise schnell. Da ihre räumliche Auflösung ca. 200 nm beträgt, können im Idealfall einzelne Nanopartikel nachgewiesen werden. Die CRM soll für industriell hergestellte Nanopartikel mit spezifischen Raman-Signalen eingesetzt werden. Die Kombinantion von CRM und IBM soll Einblicke in toxisch relevante intrazelluläre Partikelkonzentrationen ermöglichen.

Veröffentlichungen


Universität Münster, Institut für anorganische und analytische Chemie


Institut für Pathologie am Bergmannsheil der Ruhr-Universität Bochum

Seit der Gründung des Institutes für Pathologie am Bergmannsheil werden dort Untersuchungen zur Erkrankung der Lungen und der Pleura durchgeführt. Das Deutsche Mesotheliomregister befindet sich am Institut und wird seit 2005 durch Frau Prof. Tannapfel fortgesetzt. Die Abteilung für Elektronenmikroskopie beschäftigt sich seit 1990 mit Untersuchungen zur Struktur der Lungen, des Bronchialsystems, der Pleura, der Charakterisierung von Lungentumoren und der Analytik zur Wirkung von Schadstoffen auf das Lungengewebe unter versicherungsmedizinischem Aspekt sowie mit der Analytik von Gefahrstoffen (Bestimmung von Asbest und Mineralstoffen). Untersuchungen zu Nanopartikeln fanden in Kooperation mit der Arbeitsgruppe für Neuroanatomie an der Ruhr-Universität-Bochum statt.

Aufgaben im Projekt

Im Projekt wird das Institut REM-EDX und TEM-EDX-Untersuchungen an vorgefertigten Präparaten durchführen. Die Probenvorbereitung umfasst Ultramikrotomie, Kritische-Punkt-Trocknung sowie Kohle- und Goldbedampfung. Zur Verfügung stehen ein Rasterelektronenmikroskop (Feldemissionsgerät, Gemini 982 mit EDX) und ein Transmissionselektronenmikroskop (JEOL 2100 mit EDX).

Veröffentlichungen


OxProtect GmbH

Die OxProtect GmbH entwickelt Prototypen von neuartigen Testsystemen und Wirkstoffen auf dem Gebiet der Hämostase und Entzündung. Wissenschaftliche Projekte werden für Pharmafirmen, Universitäten und Forschungspartnern durchgeführt. Dabei gehören Untersuchungen an Blutzellen (Thrombozyten, Monozyten, Granulozyten, T-Zellen, etc.), Endothelzellen sowie an einer Vielzahl weiterer primärer oder humaner Zellen zum Standardrepertoire. Die Untersuchung von Aktivitäts- oder Oberflächenveränderungen von Zellen, die z.B. durch Oberflächenkontakte mit Materialien eingeleitet werden, bilden weitere Untersuchungsschwerpunkte. Ein Alleinstellungsmerkmal der OxProtect GmbH sind eigene Untersuchungsmethoden und Testverfahren zur Erfassung missgefalteter Proteine, die im Körper z.B. Entzündungsreaktionen und Blutgerinnung aktivieren können.

Aufgaben im Projekt

Die Analyseverfahren der OxProtect werden eingesetzt, um die Wirkung von Nanopartikeln auf die Ausbildung der Proteinkorona, die Bildung missgefalteter Proteine, die Blutgerinnung, und die Aktivierung verschiedener Zelltypen zu testen. Viele der Untersuchungen werden mittels ELISA, Surface-Plasmon-Resonance-(SPR) Technologie, Durchflusszytometrie und Proteinanalyseverfahren durchgeführt, um z.B. quantitative Angaben zur Antikörper- oder Antigenanbindungen zu erhalten.

Veröffentlichungen


Proteome Science R&D GmbH & Co. KG


Surflay Nanotec GmbH

Die Surflay Nanotec GmbH bietet Beschichtungen mit funktionellen Filmen für kolloidale und planare Materialien auf Polymerbasis an. Schlüsseltechnologie des 2008 gegründeten Unternehmens ist die patentgeschützte „Layer-by-Layer“-Technologie, welche Oberflächenfunktionalisierungen mit einzigartigen Nanoschichten für die verschiedensten Anwendungsbereiche ermöglicht. Entwicklungsschwerpunkte liegen in den Bereichen moderne Trennverfahren, Verkapselungen sowie sensorische oder diagnostische Partikel für analytische oder medizinische Anwendungen. Eigenes Know-How in Verbindung mit einlizenzierten Patenten bildet die Basis für die Entwicklung innovativer und marktorientierter Lösungen.

Aufgaben in dem Projekt
Für die CRM und für LA-ICP-MS sollen Standardpräparate durch Einbettung der NP in Multischichten von Proteinen und Polyelektrolyten mit dem Layer-by-Layer(LbL)-Verfahren hergestellt werden. Ziel ist die Herstellung von Kalibrierungsstandards für ausgewählte Nachweismethoden (CRM , LA-ICP-MS) mit Hilfe der Layer-by-Layer-Technologie sowie superparamagnetischer Silika-Nanopartikel.

Veröffentlichungen