Theoretische Zellbiophysik

Theoretische und rechnergestützte biologische Physik

Über

Wir nutzen Konzepte und Methoden der Physik um zu untersuchen wie Zellen externe Reize erkennen und darauf reagieren.

Forschungsthemen

  • Membranen
  • Aktive Materie
  • Methoden- und Codeentwicklung

Kontakt

Dr. Thorsten Auth

IBI-5

Gebäude 04.16 / Raum 2012

+49 2461/61-1735

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Biologische Zellen kommunizieren über Lipiddoppelschicht-Membranen mit ihrer Umgebung. Mit Hilfe von Kontinuumsmodellen und triangulierten Flächen berechnen wir Deformationsenergien und sagen Interaktionen der Membranen mit Nano- und Mikrostrukturen wie z.B. harten und weichen Teilchen voraus. Hierbei können sowohl synthetische Teilchen als auch Vesikel, Viren und Parasiten modelliert werden.

Zusätzlich zu den krümmungselastischen Eigenschaften der Membran berücksichtigen wir weitere Aspekte biologischer Systeme wie Rezeptor-Ligand-Wechselwirkungen und osmotische Konzentrationen. Im Inneren der Zelle erforschen wir Mechanismen der Informationsverarbeitung, indem wir die Selbstorganisation selbstangetriebener Teilchen charakterisieren. Krafterzeugung durch einzelne Komponenten ist weitverbreitet und essentiell für Leben, jedoch sind Strukturbildung und Dynamik in solchen aktiven Systemen sind häufig komplexer als in passiven Systemen.

Ein Beispiel ist die Motilität aktiver Vesikel (mit selbstangetriebenen Teilchen gefüllte Vesikel) auf strukturierten Oberflächen, die dem experimentell beobachtetem Verhalten biologischer Zellen ähnelt.

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Publikationen

Die 10 jüngsten Veröffentlichungen

Liu, X., Auth, T., Hazra, N., Ebbesen, M. F., Brewer, J., Gompper, G., Crassous, J. J., and Sparr, E. (2023). Wrapping anisotropic microgel particles in lipid membranes: Effects of particle shape and membrane rigidity. Proceedings of the National Academy of Sciences120(30), e2217534120.

Midya, J., Auth, T., and Gompper, G. (2023). Membrane-mediated interactions between nonspherical elastic particles. ACS nano17(3), 1935-1945.

Vutukuri, H. R., Hoore, M., Abaurrea-Velasco, C., van Buren, L., Dutto, A., Auth, T., Fedosov, D. A., Gompper, G., and Vermant, J. (2020). Active particles induce large shape deformations in giant lipid vesicles. Nature586(7827), 52-56.

Yu, Q., Dasgupta, S., Auth, T., and Gompper, G. (2020). Osmotic concentration-controlled particle uptake and wrapping-induced lysis of cells and vesicles. Nano letters20(3), 1662-1668.

Abaurrea-Velasco, C., Auth, T., and Gompper, G. (2019). Vesicles with internal active filaments: self-organized propulsion controls shape, motility, and dynamical response. New journal of physics21(12), 123024.

Ravichandran, A., Duman, Ö., Hoore, M., Saggiorato, G., Vliegenthart, G. A., Auth, T., and Gompper, G. (2019). Chronology of motor-mediated microtubule streaming. Elife8, e39694.

Abaurrea-Velasco, C. A., Abkenar, M., Gompper, G., and Auth, T. (2018). Collective behavior of self-propelled rods with quorum sensing. Physical Review E98(2), 022605.

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Letzte Änderung: 14.06.2024