Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit winzigen Lichtschaltern zur Höchstauflösung: Neues mikroskopisches Verfahren bildet kleinste Details in Körperzellen ab

27.05.2009
Der BMBF-geförderte Forscherverbund "Superresolution" hat ein neues Verfahren entwickelt, um Zellen lichtmikroskopisch bis ins kleinste Detail abzubilden.

Das technisch vergleichsweise einfache Verfahren beruht auf optisch schaltbaren Molekülen und soll die höchstauflösende Mikroskopie breiten Anwenderkreisen in der biomedizinischen Forschung zugänglich machen. Die Neuerung präsentiert der BMBF-Forschungsschwerpunkt Biophotonik zusammen mit weiteren Forschungserfolgen vom 15. bis 18. Juni auf der Weltleitmesse für optische Technologien LASER World of PHOTONICS.

Vorgänge in lebenden Körperzellen detailliert zu beobachten - dieser Traum vieler Lebenswissenschaftler ist inzwischen greifbar nah. Seit kurzem erlauben neue höchstauflösende Varianten der Fluoreszenzmikroskopie den Blick in lebende Zellen mit bisher ungeahnter Schärfe. Damit wird es beispielsweise möglich, den Weg eines Medikamentenwirkstoffs in die Zellen eines Organs zu beobachten. Der genaue Blick in die Zelle könnte auch helfen, Krankheiten bereits in ihrer Entstehungsphase zu erkennen, ihre Ursachen zu verstehen und - so das Fernziel - sie gezielt am Entstehungsort therapieren zu können. Ein enormer Nutzen also auch für Gesellschaft und Wirtschaft.

Der Forscherverbund "Superresolution" konnte nun Auflösungen von besser als 20 Nanometer mit einem Standard-Fluoreszenzmikroskop im Weitfeld erreichen. Damit lassen sich die meisten Zellbausteine getrennt voneinander abbilden. Der Schlüssel hierfür sind Farbstoffe, deren Fluoreszenz in wässriger Umgebung optisch ein- und ausgeschaltet werden kann. Sie lassen sich über eine funktionelle Gruppe an die abzubildenden Biomoleküle in Zellen ankoppeln und bringen diese unter dem Fluoreszenzmikroskop zum Leuchten. Hergestellt und erforscht wurden die "molekularen Lichtschalter" durch die Arbeitsgruppen von Prof. Dr. Markus Sauer und Prof. Dr. Jochen Mattay an der Universität Bielefeld, von Prof. Dr. Karl-Heinz Drexhage an der Universität Siegen, von Prof. Dr. Stefan Hell am Max-Planck-Institut für Biophysikalische Chemie sowie von Prof. Dr. Jörg Enderlein an den Universitäten Göttingen und Tübingen.

Der Vorteil dieser Variante der Fluoreszenzmikroskopie unterhalb der Beugungsgrenze: sie benötigt nicht so komplexe Mikroskopie-Aufbauten wie die bisher bekannten Verfahren, z.B. die STED-Mikroskopie. Diese von Hell entwickelte Methode wird heute bereits erfolgreich eingesetzt und setzt komplex überlagertes Laserlicht ein, um die physikalische Beugungsgrenze zu überwinden und Zellbausteine deutlich unterhalb einer Auflösung von 100 Nanometern zu beobachten. Bei der "Superresolution"-Methode besteht der Trick zur Auflösungserhöhung in einem koordinierten An- und Ausschalten der Farbstoffe. Wird dieses zeitlich so weit getrennt, dass gleichzeitig nur Farbstoffe fluoreszieren, die weit genug voneinander entfernt sind, können einzelne Moleküle lokalisiert werden. Nach mehreren tausend Schaltzyklen wird ein Gesamtbild konstruiert (dSTORM - direct stochastic optical reconstruction microscopy).

"Die molekularen Schalter werden der Fluoreszenzmikroskopie zu einem weiteren Entwicklungssprung verhelfen", erwartet Sauer, der das im Juli 2009 endende Projekt initiiert und koordiniert hat. Da sich die Technologie damals noch in den Grundzügen befand, förderte das BMBF mit "Superresolution" seit 2007 zunächst einen reinen Forscherverbund, der die technische Machbarkeit demonstrieren sollte. Nun planen die Verbundpartner zusammen mit den Unternehmen Carl Zeiss MicroImaging und PicoQuant zwei Folgeprojekte. Ziel ist eine dreidimensionale, höchstauflösende Mikroskopie lebender Zellen auf Basis des dSTORM-Verfahrens. "Damit wollen wir die Technologie einer breiten Anwenderschaft zugänglich machen", erklärt Sauer. "So könnte in wenigen Jahren jedes biochemische Forschungslabor hoch aufgelöste Fluoreszenzmikroskopie betreiben."

Der Verbund präsentiert neben weiteren Forschungsverbünden seine aktuellen Ergebnisse auf einer Ausstellung des Forschungsschwerpunktes Biophotonik im Rahmen der Weltleitmesse für optische Technologien LASER World of PHOTONICS. Sie ist vom 15. bis 18 Mai auf dem Stand 141 in Halle B1 des Münchner Messegeländes zu besichtigen und wird von anwendungsbezogenen Workshops zur Biophotonik begleitet. Eine Presseführung über die Ausstellung ist für Mittwoch, den 17. Juni, ab 14:00 Uhr geplant.

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Markus Sauer
Fakultät für Physik der Universität Bielefeld
Tel. 0521/ 106 5450
Fax 0521/ 106 2958
sauer@physik.uni-bielefeld.de
Dr. Marion Jürgens, Dr. Andreas Wolff
Forschungsschwerpunkt Biophotonik, Öffentlichkeitsarbeit
Universität Jena
Tel 03641/ 206 034, 035
Fax 03641/ 206 044
marion.juergens@uni-jena.de, andreas.wolff@ipht-jena.de

Dr. Marion Jürgens | idw
Weitere Informationen:
http://www.biophotonik.org

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht IHP präsentiert sich auf der productronica 2017
17.11.2017 | IHP - Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik

nachricht Rittal auf der Messe "Meer Kontakte": IT sicher und platzsparend an Bord
08.11.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte