Von Eisbohrkernen zu künstlichen Gelenken

Dr. Heiko Reinhardt, Chemiker am Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI), entwickelte ein neues Laser-Ablations-Verfahren, das Spurenstoffe erheblich genauer als bisher nachweisen kann. Dafür wurde er mit dem diesjährigen Amselpreis ausgezeichnet. Reinhardt wandte das Verfahren auf die Analyse von Eisbohrkernen an. Ein weiterer Anwendungsbereich könnte die Medizin sein.

Bisher war es erforderlich, Eisproben, die man auf Spurenstoffe untersuchen wollte, zu schmelzen. Dabei gingen Informationen über die räumliche und damit verbunden über die zeitliche Auflösung verloren. Außerdem war der Zusatz weiterer Chemikalien notwendig, was die Probe zwangsläufig verunreinigte. Das Laser-Ablations-Verfahren bearbeitet eine Eisprobe in festem Zustand. Sie wird in einer Spezialkammer bei -45 Grad Celsius mit einem Laserstrahl beschossen, wobei sich Partikel ablösen, die im weiteren Verlauf einzeln analysiert werden können.

„Die Stärken dieser Messmethode liegen in der erreichten Ortsauflösung von bis zu vier Millimeter und in der schnellen Bestimmung des Gesamtgehaltes von bis zu vierzig Elementen. Das Kontaminationsrisiko ist dabei sehr gering“, erklärt der Preisträger. Hinzu kommt, dass das neue Verfahren mit viel kleineren Proben auskommt: Nur etwa ein hundertstel der früheren Menge des wertvollen Materials ist notwendig. Das Herzstück der Anlage, die Spezial-Probenkammer „Cryolac“, wurde bereits auf der „Analytica“ in München im April diesen Jahres vorgestellt. „Cryolac“ ist patentiert und kann bei der Bremerhavener Firma Ludolph erworben werden.

Die Eisbohrkerne, für deren Analyse das Verfahren entwickelt wurde, stammen aus einer Bohrung in Grönland. Diese Bohrungen fördern Eis zu Tage, das aus Schnee entstanden ist, der vor vielen Jahrhunderten fiel. Das Eis enthält Spuren der Atmosphäre früherer Zeiten. Dieses Klimaarchiv führt uns bis zu 500.000 Jahre zurück – wenn wir es lesen können. Moderne Analyseverfahren leisten dazu einen wichtigen Beitrag.

Aktuelle Anwendungen des Laser-Ablations-Verfahrens an Gewebedünnschnitten zeigen, dass mit dem Verfahren auch der Metallabrieb künstlicher Gelenke in Leber und Milz von Versuchstieren nachgewiesen werden können. „Die ersten Ergebnisse an tiefgefrorenen Präparaten der Technischen Universität Harburg und der Universität Bonn sind viel versprechend“, sagt Dr. Michael Kriews, Leiter der Arbeitsgruppe. Früher mussten dafür Organproben aufgelöst und analysiert werden.