Einblick in lebende Zellen mit Röntgenlicht

Wissenschaftler an der Universität Göttingen haben eine Methode entwickelt, um lebende Säugerzellen mit harter Röntgenstrahlung abzubilden. Die Säugerzellen wurden während der Messung in speziellen Mikrofluidik-Messkammern ständig mit Nährstoffen versorgt.

Den Forschern gelang es, mit Röntgenstrahlen in hoher Auflösung Strukturen im Nanometerbereich zu untersuchen. Dabei registrierten sie im direkten Vergleich deutliche Unterschiede zwischen lebenden und chemisch fixierten Zellen. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht.

In den Lebenswissenschaften wird standardmäßig mit chemisch fixierten Zellen gearbeitet. Die neue Methode versetzt Wissenschaftler nun in die Lage, auch gänzlich unfixierte und unmarkierte Proben mit Nanometerauflösung zu untersuchen.

„Wir konnten erstmals zeigen, dass durch die chemische Fixierung im Bereich zwischen etwa 30 und 50 Nanometer einige Strukturen zerstört werden und andere zusätzlich entstehen“, erläutert Prof. Dr. Sarah Köster vom Institut für Röntgenphysik der Universität Göttingen. Die hochaufgelöste Abbildung biologischer Materie und insbesondere von lebenden Zellen birgt großes Potenzial im Bereich der zellulären Biophysik: Sie eröffnet neue Möglichkeiten für die Untersuchung der Struktur und Funktion von Organismen.

Im Gegensatz zu etablierten Techniken wie der Fluoreszenzmikroskopie oder der Elektronenmikroskopie haben Röntgenmethoden den Vorteil, dass das untersuchte System direkt, also ohne bestimmte Komponenten markieren oder anfärben zu müssen, abgebildet werden kann.

Die speziell für diese Art der Analyse entwickelten Mikrofluidik-Messkammern – Flusskammern mit Kanälen im Mikrometerbereich – gewährleisten während der Messung eine möglichst „natürliche“ Umgebung für die Zellen. Röntgenphotonen können außerdem tiefer in die Materie eindringen als Elektronen, was eine Abbildung der inneren Struktur auch von vergleichsweise dicken Proben wie ganzen Zellen ermöglicht.

Originalveröffentlichung: Britta Weinhausen et al. Scanning X-ray Nano-Diffraction on Living Eukaryotic Cells in Microfluidic Environments. Physical Review Letters 2014. Doi: 10.1103/PhysRevLett.11.088102.

Kontaktadresse:
Prof. Dr. Sarah Köster
Georg-August-Universität Göttingen
Fakultät für Physik – Institut für Röntgenphysik
Friedrich-Hund-Platz 1, 37077 Göttingen, Telefon (0551) 39-9429
E-Mail: sarah.koester@phys.uni-goettingen.de

http://www.uni-goettingen.de/de/3240.html?cid=4713

Fotos

http://www.uni-goettingen.de/crc-physik/cellulardynamics

Forschergruppe