Das Plattenspieler-Prinzip – Dortmunder Chemiker macht Unsichtbares sichtbar und chemisch analysierbar

Für seine Arbeiten zur „Tip-enhanced Raman Spectroscopy“, kurz TERS genannt, erhält Dr. Volker Deckert vom ISAS – Institute for Analytical Sciences den Bunsen-Kirchhoff-Preis 2006 des Deutschen Arbeitskreises für Angewandte Spektroskopie. Deckert kombinierte ein sogenanntes Raman-Spektrometer mit einer winzigen, mit Silber bedampften Glasspitze. Die von ihm entwickelte Methode funktioniert ähnlich wie ein Plattenspieler; doch statt Vinyl-Scheiben hörbar, macht sie eigentlich unsichtbare Dinge wie Zellen oder Proteine sichtbar. Und nicht nur das: Die „Spitzen“-Kombination kann gleichzeitig auch noch analysieren, aus welchen chemischen Verbindungen diese kleinsten Bausteine des Lebens bestehen.

Mit Raman-Spektrometern lässt sich die chemische Zusammensetzung der unterschiedlichsten Materialien analysieren: Laserlicht wird auf Medikamente, Kristalle oder auch Sprengstoff gestrahlt und hinterher wieder „eingefangen“. Da verschiedene Moleküle das Licht unterschiedlich streuen, lässt sich anhand der gemessenen Spektren sagen, ob zum Beispiel ein bestimmter Wirkstoff in einer Tablette enthalten ist oder nicht. In der Medizin und Biologie ist diese Methode bereits seit langem bekannt, ebenso in der Umwelttechnik und Mineralogie. Klassisch funktioniert sie jedoch nur bei relativ großen Objekten und ohne die Möglichkeit zur genauen Lokalisierung der einzelnen Moleküle. Gleich beide Einschränkungen hat Deckert mit seiner Kombination aus Spektrometer, Rasterkraft-Mikroskop und Silberspitze überwunden; auch bei mikroskopisch kleinsten Proben kann er sowohl das „Was“ als auch das „Wo“ bestimmen. „Das eigentlich Neue ist die Silberspitze, sie verstärkt und konzentriert das Lichtsignal und erlaubt damit eine viel höhere Auflösung“, erläutert Deckert. Wie die Nadel eines Plattenspielers fährt die winzige Spitze über Zellen und Proteine, analysiert und lokalisiert dabei mit Hilfe von Spektrometer und Mikroskop gleichzeitig. „Die TERS erlaubt Untersuchungen im Nano-Bereich, die mit normalen Lichtmikroskopen nicht machbar sind,“ so Deckert, „interessant ist das zum Beispiel für die Zellbiologie oder Halbleitertechnik.“

Mit dem Bunsen-Kirchhoff-Preis wird Deckert für die Entwicklung der TERS ausgezeichnet, im Moment forscht er jedoch schon an einer möglichen Anwendung: der DNA-Analyse. Ist der Dortmunder Wissenschaftler erfolgreich, lässt sich der genetische Code in Zukunft möglicherweise ganz direkt, ohne die bisher notwendigen und zeitraubenden Vorarbeiten, nach dem „Plattenspieler-Prinzip“ auslesen.

Hintergrundinformation:

Der DASp – Deutscher Arbeitskreis für Angewandte Spektroskopie vergibt seit 1990 den „Bunsen-Kirchhoff-Preis für analytische Spektrokopie“, um herausragende spektroskopische Leistungen vor allem jüngerer Wissenschaftler aus Universitäten, Forschungsinstitutionen oder der Industrie im In- und Ausland auszuzeichnen. Der Preis wird durch 2500 Euro von der Firma Perkin-Elmer unterstützt. Die offizielle Preisverleihung wird während im Rahmen der Analytica Conference am 26. April 2006 stattfinden.