Fluoreszenz-Korrelationsspektroskopie

Die Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie (FCS) ist eine experimentelle Technik, die es ermöglicht, die Diffusionseigenschaften von fluoreszierenden Tracern in verschiedenen Umgebungen mit sehr hoher Empfindlichkeit bis hinunter auf die Ebene eines einzelnen Moleküls zu untersuchen. Die Methode basiert auf der Erfassung der Fluktuationen der Fluoreszenzlichtintensität, die durch die Diffusion von Tracern durch ein kleines (< fL) Beobachtungsvolumen verursacht werden. Eine Korrelationsanalyse dieser Fluktuationen liefert Informationen über die Diffusionsrate der Tracer und damit über ihre Größe und die Eigenschaften der Umgebung. Tracer können einzelne fluoreszierende Moleküle oder Makromoleküle, Quantenpunkte, fluoreszierende Nanopartikel usw. sein. In unserem FCS-Labor werden kommerzielle und selbst gebaute Anlagen kombiniert, um einzigartige Eigenschaften zu erreichen. Dazu gehört die Möglichkeit, Strömungen in der Nähe von Festkörperoberflächen mit der Total-Innenreflexions-Fluoreszenz-Kreuzkorrelationsspektroskopie (TIR-FCCS) zu untersuchen, Polymermatrizen durch gleichzeitige Messung des Diffusionskoeffizienten und der Fluoreszenz-Lebensdauer von Molekularrotoren zu charakterisieren oder nanopartikulärer Wirkstoffträger in fließendem Blut mit der Nahinfrarot-FCS zu überwachen.
Das FCS-Labor ist eine wichtige Einrichtung der Abteilung Butt und trägt durch Kooperationen zur Forschung in nahezu allen anderen Arbeitskreisen am MPIP bei.

Referenzen:

1. Koynov, K.; Butt, H.-J.: Fluorescence correlation spectroscopy in colloid and interface science. Current Opinion in Colloid & Interface Science 17 (6), S. 377 - 387 (2012) DOI: 10.1016/j.cocis.2012.09.003
2. Schmitt, S.; Nuhn, L.; Barz, M.; Butt, H.-J.; Koynov, K.: Shining Light on Polymeric Drug Nanocarriers with Fluorescence Correlation Spectroscopy. Macromolecular Rapid Communications 43 (12), 2100892 (2022) DOI: 10.1002/marc.202100892
3. Lantzberg, B.; Zeyn, Y.; Forster, R.; Lin, J.; Schauenburg, D.; Hieber, C.; Nuhn, L.; Zhou, T.; Silva, M. J.S.A.; Koynov, K. et al.: Glycogen-inspired trimannosylated serum albumin nanocarriers for targeted delivery of toll-like receptor 7/8 agonists to immune cells and liver. Journal of Controlled Release 382, 113705 (2025) DOI: 10.1016/j.jconrel.2025.113705
4. Deuker, M.; Schulz, D.; Koynov, K.; Morsbach, S.; Frey, H.; Landfester, K.: Overcoming PEG Antigenicity: Statistical PEG Isomers Reduce Antibody Binding. Advanced Science 13 (7), e21061 (2026) DOI: 10.1002/advs.202521061
5. Wu, Z.-H.; Zhu, X.; Yang, Q.; Zagranyarski, Y.; Mishra, K.; Strickfaden, H.; Wong, R. P.; Basché, T.; Koynov, K.; Bonn, M. et al.: Near-Infrared Perylenecarboximide Fluorophores for Live-Cell Super-Resolution Imaging. Journal of the American Chemical Society 146 (11), S. 7135 - 7139 (2024) DOI: 10.1021/jacs.3c13368