Prof. Renee R. Frontiera
(Universität von Minnesota)

Titel: Superauflösende und chemisch-spezifische Raman-Bildgebung

Superauflösende Mikroskopietechniken haben die Bildgebung revolutioniert und zahlreiche Anwendungen für die Untersuchung und das Verständnis biologischer Prozesse auf Nanometer-Längenskalen gefunden, da sie die optische Beugungsgrenze um mehrere Größenordnungen überwinden können. Die meisten derzeitigen Superauflösungsmikroskope erfordern jedoch fluorophormarkierte Proben, die sehr anfällig für Degradation sind, was den Umfang und die Zeitauflösung von Superauflösungsmessungen einschränkt. Unser Labor hat eine Bildgebungstechnik entwickelt, mit der eine ähnliche räumliche Auflösung ohne externe Fluoreszenzmarkierungen erreicht werden kann, indem Aspekte der stimulierten Raman-Mikroskopie mit der stimulierten Emissionsverarmungsmikroskopie kombiniert werden. Dieses Mikroskop liefert Fernfeld-Raman-Bilder mit einer Auflösung weit unterhalb der Beugungsgrenze. Diese Technik liefert nicht nur Informationen über die chemische Zusammensetzung im Nanobereich, sondern ermöglicht auch die Untersuchung lokaler Umwelteinflüsse auf die chemische Reaktionsdynamik. Wir haben diese chemische Spezifität der Raman-Spektroskopie genutzt, um die Rolle der intrazellulären Proteine bei der Entpackung von polymeren Gentherapie-Transportmitteln aufzudecken. Dieses nachverfolgbare Verabreichungssystem sollte allgemein zur Untersuchung der Verabreichungsmechanismen von Nukleinsäuren einsetzbar sein. Insgesamt ist die chemische Raman-Bildgebung ein leistungsfähiger Ansatz für eine Auflösung unterhalb der Beugungsgrenze und für die Gewinnung mechanistischer Erkenntnisse in komplexen Umgebungen.
Renee R. Frontiera ist die Northrop-Professorin für Chemie an der Universität von Minnesota. Ihre Forschungsgruppe setzt Raman-spektroskopische Techniken ein, um die chemische Zusammensetzung und die Dynamik chemischer Reaktionen auf Nanometer-Längenskalen und in ultraschnellen Zeiträumen zu untersuchen. Sie promovierte 2009 an der University of California - Berkeley in der Gruppe von Richard Mathies und forschte als Postdoc bei Richard Van Duyne. Ihre Forschungsgruppe an der University of Minnesota wurde 2013 gegründet, und sie wurde kürzlich mit einem NSF CAREER Award, einem DOE Early Career Award und einem NIH Maximizing Investigators' Research Award (MIRA) ausgezeichnet. Sie wurde von Chemical & Engineering News zu einer der "Talented 12" ernannt und hat einen Journal of Physical Chemistry Lectureship, den American Physical Society's "Future of Chemical Physics" lectureship und einen Camille Dreyfus Teacher-Scholar award gewonnen.