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Dye-biomolecule conjugates and NIR-fluorescent particles for targeting of disease-related biomarkers
(2011)
Indispensable for fluorescence imaging are highly specific and sensitive molecular probes that absorb and emit in the near infrared (NIR) spectral region and respond to or target molecular species or processes. Here, we present approaches to targeted fluorescent probes for in vivo imaging in the intensity and lifetime domain exploiting NIR dyes. Screening schemes for the fast identification of suitable fluorophores are derived and design criteria for highly emissive optical probes. In addition, as a signal amplification strategy that enables also the use of hydrophobic NIR fluorophores as fluorescent reporters, first steps towards versatile strategies for the preparation of NIR-fluorescent polymeric particles are presented that can be utilized also for the design of targeted and analyte-responsive probes.
Unter dem Motto „Innovation und Qualitätssicherung in der (Bio)Analytik“ werden in der Arbeitsgruppe Fluoreszenzspektroskopie der BAM, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, funktionelle Chromophor-Systeme, einfache Signalverstärkungs- und Multiplexingstrategien sowie innovative Validierungs- und rückführbare Standardisierungskonzepte für verschiedene fluorometrische Messgrößen und Methoden entwickelt. Im Mittelpunkt stehen dabei molekulare Fluorophore, Nanokristalle mit größenabhängigen optischen Eigenschaften (sogenannte Quantenpunkte, QDs) und fluoreszierende Partikel variabler Größe sowie Sonden und Sensormoleküle für neutrale und ionische Analyte und für die Charakterisierung von funktionellen Gruppen. Dabei erfolgen auch methodische Entwicklungen für die Fluoreszenzspektroskopie, die Fluoreszenzmikroskopie, die Milcrofluorometrie, die Sensorik und die Mikroarraytechnologie. Ziele sind u. a. das Design und die Untersuchung von multiplexfähigen selektiven und sensitiven Sonden für die Biomarkeranalytik, die Entwicklung von Methoden zur Charakterisierung der signalrelevanten Eigenschaften dieser Chromophor-Systeme und zur Charakterisierung von funktionellen Gruppen an Oberflächen und ihre Validierung sowie die Entwicklung und Bereitstellung von formatadaptierbaren, flexibel ersetzbaren
Standards für die fluoreszenzbasierte Multiparameteranalytik.
At the core of photoluminescence techniques are suitable fluorescent labels and reporters, the spectroscopic properties of which control the limit of detection, the dynamic range, and the potential for multiplexing. Many applications including recent developments in intracellular labeling rely on well established molecular chromophores such as small organic dyes or fluorescent proteins. However, one of the most exciting – but also controversial – advances in reporter technology, the emerging development and application of luminescent nanoparticles with unique optical properties, yet complicated surface chemistry paves new roads for fluorescence imaging and sensing as well as for in vitro and in vivo labeling. Here, we compare and evaluate the differences in physico-chemical properties of common fluorophores, focusing on traditional organic dyes and luminescent nanocrystals with size-dependent features. The ultimate goal is to provide a better understanding of the advantages and limitations of both classes of chromophores, facilitate fluorophore choice for users of fluorescence techniques, and address future challenges in the rational design and manipulation of nanoparticulate labels and probes.