Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Präzisionswerkzeuge aus Licht

29.12.2011
Heisterkamp von der Universität Jena ist Spezialist für Laser in der Medizin

Schneiden ganz ohne Klinge, und das auf den Tausendstel Millimeter genau – für Prof. Dr. Alexander Heisterkamp von der Friedrich-Schiller-Universität Jena ist das ganz alltäglich. Dafür nutzt der neu ernannte Professor für Angewandte Physik und Optik der Ophthalmologie hochpräzise gepulste Lasersysteme. Diese kommen als Operationswerkzeuge in der Medizin zum Einsatz, vor allem in der Augenheilkunde. „Seit einigen Jahren hat sich das Feld der sogenannten refraktiven Hornhautchirurgie enorm entwickelt“, sagt Laserspezialist Prof. Heisterkamp. Damit lassen sich Kurz- und Weitsichtigkeit sowie Hornhautverkrümmungen korrigieren, ohne dass ein Skalpell das empfindliche Gewebe berühren muss.

„Das Besondere an diesen Lasern ist, dass sie ihre Energie in extrem kurzen Pulsen von wenigen hundert Femtosekunden abgeben“, erläutert der 39-jährige Physiker. Eine Femtosekunde ist die unvorstellbar kurze Zeitspanne einer Billiardstel Sekunde. „Dadurch kann sich praktisch keine Wärme entwickeln und das umliegende Gewebe nimmt keinerlei Schaden.“

Schon während seiner Promotionszeit an der Universität Hannover, wo er auch sein Physikstudium absolviert hat, entwickelte Alexander Heisterkamp im Rahmen eines gemeinsamen Forschungsprojekts mit der Jenaer Zeiss Meditec AG ein solches Lasersystem mit, das inzwischen in der Behandlung von Fehlsichtigkeit zum Einsatz kommt. Nach der Promotion im Jahr 2002 wechselte der Physiker mit einem Stipendium der Deutschen Forschungsgemeinschaft an die renommierte Harvard University. Sein Ziel dort: mit dem Laser noch detailierter nicht nur Gewebe sondern einzelne Zellen und Zellbestandteile zu bearbeiten, um „gezielt Moleküle in Zellen einzubringen und so deren Eigenschaften zu verändern.“ Der Laser dient dazu, die Membran von Zellen durchlässig zu machen. Auf diese Weise lassen sich etwa DNA-Moleküle, die genetische Informationen enthalten, in Zellen einschleusen und so deren Eiweißexpression verändern. „Dadurch können ausdifferenzierte Zellen zu stammzellähnlichen Zellen programmiert werden, die sich anstelle von embryonalen Stammzellen verwenden lassen“, sagt Prof. Heisterkamp.

Anwendung findet diese Methode heute bereits in der regenerativen Medizin, wie der gebürtige Münsteraner weiß. Als er 2006 als Juniorprofessor für Biophotonik an die Universität Hannover zurückkehrte, entwickelte er u. a. laserbasierte Verfahren zur Erzeugung solcher stammzellähnlichen Zellen weiter. 2009 wurde er als ordentlicher Professor für Biophotonik der Uni Hannover berufen, bevor er in diesem Wintersemester dem Ruf an die Friedrich-Schiller-Universität Jena folgte.

Hier wird sich der sportliche Wissenschaftler, der in seiner Freizeit gerne klettert, Rad fährt und schwimmt, neben der Lasermanipulation von Zellen auch seinem zweiten Schwerpunkt der laserbasierten Bildgebung widmen. Auch dabei spielt für Prof. Heisterkamp das menschliche Auge eine zentrale Rolle. So will er in den kommenden Jahren etwa adaptive optische Systeme für die Bildgebung in der Augenheilkunde etablieren. „Es gibt noch Vieles im Sehprozess, was wir noch nicht exakt verstehen“, erläutert Heisterkamp sein Interesse daran. Andererseits ließen sich mit solchen Verfahren künftig vielleicht auch Krankheiten, wie Alzheimer, diabetische oder altersbedingte Veränderungen der Netzhaut frühzeitig am Auge diagnostizieren. „Die Netzhaut gehört zum Nervengewebe und ist ein direktes Fenster in unser Gehirn“, macht Heisterkamp das Potenzial solcher bildgebender Methoden deutlich.

Dafür will der zweifache Familienvater nicht nur seine forschenden Fachkollegen sondern auch die Jenaer Studierenden begeistern. Die bekommen in seinen Vorlesungen nicht einfach aktuelles „Lehrbuchwissen“ präsentiert, sondern sollen sich interaktiv ein physikalisches Grundverständnis aneignen. „Das passiert z. B., wenn sie sich untereinander über konkrete Phänomene austauschen oder diese ihren Kommilitonen mit eigenen Argumenten erklären müssen“, erläutert der engagierte Hochschullehrer das Prinzip der „peer instructions“, auf die er seine Lehre aufbauen möchte.

Kontakt:
Prof. Dr. Alexander Heisterkamp
Institut für Angewandte Optik der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Fröbelstieg 1, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 947660
E-Mail: a.heisterkamp[at]uni-jena.de

Dr. Ute Schönfelder | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Internationales Forscherteam entdeckt kohärenten Lichtverstärkungsprozess in Laser-angeregtem Glas
25.09.2017 | Universität Kassel

nachricht Kleinste Teilchen aus fernen Galaxien!
22.09.2017 | Bergische Universität Wuppertal

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: LaserTAB: Effizientere und präzisere Kontakte dank Roboter-Kollaboration

Auf der diesjährigen productronica in München stellt das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT das Laser-Based Tape-Automated Bonding, kurz LaserTAB, vor: Die Aachener Experten zeigen, wie sich dank neuer Optik und Roboter-Unterstützung Batteriezellen und Leistungselektronik effizienter und präziser als bisher lasermikroschweißen lassen.

Auf eine geschickte Kombination von Roboter-Einsatz, Laserscanner mit selbstentwickelter neuer Optik und Prozessüberwachung setzt das Fraunhofer ILT aus Aachen.

Im Focus: LaserTAB: More efficient and precise contacts thanks to human-robot collaboration

At the productronica trade fair in Munich this November, the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT will be presenting Laser-Based Tape-Automated Bonding, LaserTAB for short. The experts from Aachen will be demonstrating how new battery cells and power electronics can be micro-welded more efficiently and precisely than ever before thanks to new optics and robot support.

Fraunhofer ILT from Aachen relies on a clever combination of robotics and a laser scanner with new optics as well as process monitoring, which it has developed...

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Legionellen? Nein danke!

25.09.2017 | Veranstaltungen

Posterblitz und neue Planeten

25.09.2017 | Veranstaltungen

Hochschule Karlsruhe richtet internationale Konferenz mit Schwerpunkt Informatik aus

25.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Legionellen? Nein danke!

25.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Hochvolt-Lösungen für die nächste Fahrzeuggeneration!

25.09.2017 | Seminare Workshops

Seminar zum 3D-Drucken am Direct Manufacturing Center am

25.09.2017 | Seminare Workshops