Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue, offene Software für hochauflösende Mikroskopie

21.03.2016

Bielefelder Physiker berichten in „Nature Communications“ über ihre Neuentwicklung

Mit ihren Spezialmikroskopen können Experimentalphysiker bereits einzelne Moleküle beobachten. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lichtmikroskopen müssen die rohen Bilddaten mancher ultrahochauflösender Geräte aber erst bearbeitet werden, damit ein Bild entsteht.


Die Aufnahme zeigt eine Leberzelle vor und nach der Auswertung der Daten durch die an der Universität Bielefeld entwickelten Software.

Foto. Universität Bielefeld


Die Aufnahme zeigt eine Leberzelle vor und nach der Auswertung der Daten durch die an der Universität Bielefeld entwickelten Software.

Foto. Universität Bielefeld

Für die ultrahochauflösende Fluoreszenzmikroskopie, die auch an der Universität Bielefeld in der biophysikalischen Forschung zum Einsatz kommt, haben nun Mitarbeiter der Arbeitsgruppe Biomolekulare Photonik eine neue, offene Softwarelösung entwickelt, um Rohdaten schnell und effizient bearbeiten zu können. Der Bielefelder Physiker Dr. Marcel Müller berichtet in der neuesten Ausgabe der Zeitschrift „Nature Communications“ über die frei zugängliche, neue Software. Der Artikel erscheint am 21. März.

Herkömmliche Lichtmikroskopie kann nur eine definierte untere Auflösungsgrenze erreichen, die durch die Beugung des Lichts auf circa 1/4 eines Mikrometers beschränkt ist. Die hochauflösende Fluoreszenzmikroskopie ermöglicht es, Bilder mit einer Auflösung deutlich unter dieser physikalischen Grenze zu erhalten.

Für die Entwicklung dieser für die biomedizinische Forschung wichtigen Schlüsseltechnologie wurden die Physiker Stefan Hell, Eric Betzig und William Moerner 2014 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet. Aktuell nutzen Forschende in diesem Bereich unter anderem die strukturierte Beleuchtung, um eine erhöhte Auflösung zu erzielen.

Dies ist momentan eines der am weitesten verbreiteten Verfahren, um dynamische Prozesse in lebenden Zellen darzustellen und abbilden zu können. Diese Methode erreicht eine Auflösung von 100 Nanometern mit hoher Bildrate, gleichzeitig werden die Proben beim Messen geschont. Diese Methode der hochauflösenden Fluoreszenzmikroskopie wird auch in der Arbeitsgruppe Biomolekulare Photonik an der Bielefelder Fakultät für Physik erfolgreich eingesetzt und weiterentwickelt, zum Beispiel um die Funktion der Leber oder Ausbreitungswege des HI Virus zu untersuchen.

Die mit dieser Methode aufgenommenen Rohbilder können allerdings nicht sofort von den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern genutzt werden. „Die Mikroskopie-Methode erfordert eine sehr aufwändige, mathematische Bildrekonstruktion der aufgenommenen Daten. Erst hierdurch entsteht aus den im Mikroskop aufgenommenen Rohdaten ein hochauflösendes Bild“, erläutert Professor Dr. Thomas Huser, Leiter der Arbeitsgruppe Biomolekulare Photonik.

Da dieser Schritt ein mathematisch komplexes Verfahren benutzt, das bisher nur wenigen Forschern zugänglich war, gab es bislang keine offene, für alle Forschenden einfach verfügbare Softwarelösung. Huser bewertet das als große Hürde, um die Technologie nutzen und weiterentwickeln zu können. Diese Lücke füllt nun die in Bielefeld entwickelte Software.

Dr. Marcel Müller aus der AG Biomolekulare Photonik ist es gelungen, eine solch universell einsetzbare Software zu erstellen. „Forschende weltweit arbeiten am Bau neuer, schnellerer und empfindlicherer Mikroskope zur strukturierten Beleuchtung, vor allem zur zweidimensionalen Abbildung lebender Zellen. Für die notwendige Nachverarbeitung müssen sie nun nicht mehr aufwendig eigene Lösungen entwickeln, sondern können direkt unsere Software nutzen, und dank der quelloffenen Verfügbarkeit auch auf ihre Probleme anpassen“, erklärt Müller.

Die Software steht der weltweiten Forschungsgemeinschaft frei als „open source“-Lösung zur Verfügung und wurde schon kurz nach ihrer Ankündigung von Forschenden vor allem in Europa und Asien mehrfach angefordert und installiert. „Wir haben bereits viele positive Rückmeldungen bekommen“, sagt Marcel Müller. „Das spiegelt auch den Bedarf für diese Neuentwicklung wider.“

Originalveröffentlichung:
M. Müller, V. Mönkemöller, S. Hennig, W. Hübner, and T. Huser, Open source image reconstruction of super-resolution structured illumination microscopy data in ImageJ, Nature Communications, 2016

Kontakt:
Professor Dr. Thomas Huser, Universität Bielefeld
AG Biomolekulare Photonik, Fakultät für Physik
Telefon: 0521 106-5451
E-Mail: thomas.huser@physik.uni-bielefeld.de

Dr. Marcel Müller, Universität Bielefeld
AG Biomolekulare Photonik, Fakultät für Physik
Telefon: 0521 106-5449
E-Mail: mmueller@physik.uni-bielefeld.de

Weitere Informationen:

http://www.fairsim.org

Sandra Sieraad | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-bielefeld.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Max-Planck-Princeton-Partnerschaft in der Fusionsforschung bestätigt
23.11.2017 | Max-Planck-Institut für Plasmaphysik

nachricht Magnetfeld-Sensor Argus „sieht“ Kräfte im Bauteil
23.11.2017 | Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Reibungswärme treibt hydrothermale Aktivität auf Enceladus an

Computersimulation zeigt, wie der Eismond Wasser in einem porösen Gesteinskern aufheizt

Wärme aus der Reibung von Gestein, ausgelöst durch starke Gezeitenkräfte, könnte der „Motor“ für die hydrothermale Aktivität auf dem Saturnmond Enceladus sein....

Im Focus: Frictional Heat Powers Hydrothermal Activity on Enceladus

Computer simulation shows how the icy moon heats water in a porous rock core

Heat from the friction of rocks caused by tidal forces could be the “engine” for the hydrothermal activity on Saturn's moon Enceladus. This presupposes that...

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Kinderanästhesie aktuell: Symposium für Ärzte und Pflegekräfte

23.11.2017 | Veranstaltungen

IfBB bei 12th European Bioplastics Conference mit dabei: neue Marktzahlen, neue Forschungsthemen

22.11.2017 | Veranstaltungen

Zahnimplantate: Forschungsergebnisse und ihre Konsequenzen – 31. Kongress der DGI

22.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Kinderanästhesie aktuell: Symposium für Ärzte und Pflegekräfte

23.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Seminar „Leichtbau im Automobil- und Maschinenbau“ im Haus der Technik Berlin am 16. - 17. Januar 2018

23.11.2017 | Seminare Workshops

Biohausbau-Unternehmen Baufritz erhält von „ Capital“ die Auszeichnung „Beste Ausbilder Deutschlands“

23.11.2017 | Unternehmensmeldung