Die Freisetzung von Proteasen spielt bei vielen Entzündungsprozessen sowohl in peripheren Organen als auch im zentralen Nervensystem (ZNS) eine zentrale Rolle. Wesentliche Aspekte der zeit- und ortsabhängigen Wirkungen der freigesetzten Proteasen sind dabei auf zellulärer und subzellulärer Ebene noch ungenügend verstanden. Deshalb gibt es einen großen Bedarf an neuen zeit- und ortsaufgelösten Untersuchungsmethoden und Technologieplattformen, die eine hochparallele nicht-invasive Analyse der Proteaseaktivität auf zellulärer und subzellulärer Ebene erlauben. Eine synchrone Erfassung weiterer Parameter wie z.B. der Morphologie, der elektrischen Aktivität oder des oxidativen Stresses in Echtzeit wäre hilfreich, um durch ein noch genaueres Verständnis zelltypspezifischer Reaktionen neue Anwendungsfelder in Diagnostik und Therapie zu erschließen.

In unserem Forschungsprojekt wollen wir solch eine neuartige Plattformtechnologie entwickeln. Transparente nanostrukturierte Biosensoren stellen eine mögliche Lösung für die beschriebenen Anforderungen dar.
Potentiometrische Biosensoren lassen sich einfach miniaturisieren, sind nicht-invasiv und wurden bereits sehr
erfolgreich für die Detektion von pH-Änderungen, kleinen Metall-Ionen und Proteinen mit hoher Sensitivität und Selektivität eingesetzt. Neue Materialien erlauben die Herstellung von transparenten Elektroden, was eine zusätzliche marker-freie mikroskopische Beobachtung der Zellaktivität ermöglicht. Dies erlaubt den Einsatz gut etablierter optischer Verfahren, in denen mittels moderner Fluoreszenzfarbstoffe die parallele Echtzeitmessung weiterer Parameter wie z.B. pH, Calciumkonzentration, oxidativer Stress, Zellzyklus oder Apoptose ermöglicht wird.