Optothermal Manipulation of Phospholipid Membranes with Gold Nanoparticles

Die Plasmonresonanz von Goldnanopartikeln verleiht ihnen eine Reihe bedeutender Eigenschaften. So sind sie einerseits, bedingt durch den hohen Absorptionsquerschnitt, effiziente optothermische Energiewandler und andererseits trotz ihrer geringen Größe über den hohen Streuquerschnitt gut in Dunkelfeldmikroskopen zu erkennen. Diese Eigenschaften werden in dieser Arbeit zum einen ausgenutzt, um die Goldnanopartikel als optothermische Nanowerkzeuge für die Untersuchung und Manipulation von Phospholipidmembranen zu verwenden. Zum anderen werden Goldpartikel mittels der optischen Kräfte, die ein Laser auf sie ausübt, mit nanometrischer Präzision auf Substrate gedruckt.

Phospholipide sind der größte Bestandteil von biologischen Zellmembranen, welche die Zellen von ihrer Umgebung abgrenzen und in denen viele wichtige Prozesse stattfinden. Vesikel, bestehend aus einer Phospholipidmembran, dienten in den letzten Jahrzehnten vermehrt als Zellmodelle. Um an Vesikeln Untersuchungen durchführen zu können, mussten die Goldnanopartikel erst an die Membranen gebunden werden. Durch einen Ligandentausch mit Lipidmolekülen auf der Goldoberfläche konnten wir eine stabile Bindung zu den Vesikeln durch einfaches Mischen einer Vesikel- mit einer Goldlösung erzeugen. Als weitere Möglichkeit für eine Bindung ließen wir Goldnanopartikel direkt auf der Vesikelmembran wachsen. Durch Variieren der Goldionenkonzentration und durch Einbringen von geladenen Lipiden konnten Partikelgröße, -form und -dichte gezielt beeinflusst werden. Aus den optischen Eigenschaften dieser Goldvesikel konnten wir ein Modell für das Wachstum erstellen.