Promotionsvortrag von Simon Fabiunke

Spannungssensitive Fluoreszenzfarbstoffe werden in der Zellforschung als Alternative zur Vermessung von Membranpotentialen verwendet. Dadurch werden elektrophysiologische Geräte ersetzt und Nervenpulse werden durch optische Techniken vermessen. Die Änderung des Emissionsspektrums werden üblicherweise in Änderungen des Membranpotentials übersetzt. In den Experimenten dieser Arbeit wird gezeigt, dass die Emissionseigenschaften des Farbstoffes Di-4-ANEPPDQH eine Variable des thermodynamischen Zustandes ist. Einbettung in künstliche Lipid-Systeme (Monolayer, Vesikel), in denen kein Ionentransport stattfindet, zeigen  Änderungen der Emission sowohl als Funktion des lateralen Drucks, der Temperatur als auch in Anwesenheit von akustischen Pulsen. Es kommt zu einer Verschiebung des Emissionsspektrums um ca. 20 nm während der Hauptphasenumwandlung der untersuchten künstlichen Systeme. Umdie Relevanz für biologische Prozesse zu unterstreichen, wurden gleiche Untersuchungen in einer erregbaren Pflanzenzelle vorgenommen. Es konnte eine signifikante Ähnlichkeit der Aktionspotentiale zu den akustischen Pulsen in Lipidmonolagen im optischen Signal gezeigt werden. Zusammenfassend zeigen die Experimente der Arbeit, dass Di-4-ANEPPDHQ (vermutlich alle Farbstoffe) als Zustandsreporter gesehen werden können. Dies ist konsistent zu der Annahme, dass es sich beiNervenpulsen um eine propagierende Phasenumwandlung handelt. Diese Interpretation der Fluoreszenz lässt nicht nur die Vermessung des Zustandes von Nerven zu, sondern auch des gesamten Gehirns.