Elektroniker und Biologen entwickeln kompaktes Minimikroskop
Winzige Linse liefert scharfe Bilder

Eine amerikanische Innovation könnte noch bessere Einblicke ins Körperinnere liefern: Das Mikroskop auf Mikrolinsenbasis untersucht lebende Zellen. Die Bildqualität ist vergleichbar mit der moderner Lichtmikroskope.

 

DÜSSELDORF. Forscher der Universität von Kalifornien in Berkeley haben jetzt kompakte Mikroskope entwickelt, deren Linse einen Durchmesser von nur 300 Mikrometern hat. Die Wissenschaftler Luke Lee und Sunghoon Kwon haben den Winzling aus Polymeren hergestellt, die mit ultraviolettem Licht gehärtet wurden. Befestigt ist die Linse auf einem kleinen Scanner, dessen Seite nur ein Millimeter dünn ist. Die Aufnahmen erreichen die Qualität Raum füllender Lichtmikroskope. Das zeigten die Forscher, als sie einzelne Zellen einer Lilienpflanze untersuchten.

Besonders in der Biotechnologie und Medizin, also dort wo lebende Zellen erforscht werden, sind bisher Lichtmikroskope unerlässlich. Die Wissenschaftler stecken in einem Dilemma: Einerseits werden feinste molekulare Zellbestandteile nur mit modernen Röntgen- oder Elektronenmikroskopen sichtbar. Andererseits wird dabei jedoch die zu untersuchende Gewebeprobe abgetötet. Um biophysikalische Prozesse in lebenden Zellen zu erforschen, bleibt den Forschern daher bisher nur das wesentlich gröbere Lichtmikroskop. Doch die Wellennatur des Lichtes erlaubt nur eine Auflösung bis zur Größe einer Wellenlänge, die etwa 500 Nanometer beträgt.

"Schärfere Bilder aus dem Inneren einer Zelle gelingen mit Laserscan-Mikroskopen. Sie messen nach einem Verfahren, das es ermöglicht, die natürliche Auflösungsgrenze des Lichtes trickreich zu umgehen", sagt Professor Stefan Hell vom Max-Planck für biophysikalische Chemie-Institut in Göttingen. Der Biophysiker und sein Team setzten im vergangenen Jahr einen Meilenstein in der Verbesserung von Lichtmikroskopen. Mit einem neuen Verfahren verbesserten sie die Messtechnik moderner Lichtmikroskope, so genannter Laserscan-Mikroskope, so dass Einblicke in molekulare Welten (unter 100 Nanometer) möglich sind. Dafür erhielten sie mit zwei Mainzer Physikern den Helmholtz-Preis 2001.

Die amerikanische Forschergruppe verkleinerte nun die Bestandteile dieser Mikroskope inklusive der Linse mit Techniken, die aus der Mikroelektronik bekannt sind. Dabei dient ein Mini-Laser als Lichtquelle, der die zu untersuchende Probe punktweise beleuchtet - anders als bei der konventionellen Mikroskopie, bei der das gesamte Objektfeld gleichmäßig und stetig beleuchtet wird. Ein Lichtdetektor erzeugt je nach Stärke des abgestrahlten Lichtsignals ein entsprechendes analoges elektrisches Signal, das ein mikromechanischer Scanner schließlich bildhaft umsetzt.

VON SABINE UNGER, Handelsblatt

Einsatzmöglichkeiten sehen die amerikanischen Forscher in medizinischen Anwendungen im Innern des menschlichen Körpers, beispielsweise in der Endoskopie, und auf biologischen Chips. Bis zur Marktreife wollen Lee und Kwon zusätzlich dreidimensionale Aufnahmen anbieten.

"Gerade die experimentelle Pharmaindustrie könnte mit solchen Biochips künftig einen höheren Durchsatz erzielen. Etwa wenn hoch technisiert, also parallel und in großen Mengen untersucht werden soll, wie neue Medikamente auf Zellen wirken", sagt Ulrich Simon, Manager des Geschäftsbereiches Laserscan-Mikroskope der Carl GmbH-Zeiss in Jena. Der Trend gehe in Richtung weiterer Miniaturisierung und Automatisierung, so dass künftig mehrere 100 Proben gleichzeitig mit Hilfe neuer Biochip-Mikroskope untersucht werden. Inwieweit hier ein Bedarf entstehe, entscheide jedoch die Industrie. Der Experte ist da vorsichtig: "Auch die heutigen großen Laserscan-Mikroskope schaffen in automatisierten Tests eine Menge Proben, wobei allerdings nur eine Probe nach der anderen untersucht wird."

Serviceangebote
Zur Startseite
-0%1%2%3%4%5%6%7%8%9%10%11%12%13%14%15%16%17%18%19%20%21%22%23%24%25%26%27%28%29%30%31%32%33%34%35%36%37%38%39%40%41%42%43%44%45%46%47%48%49%50%51%52%53%54%55%56%57%58%59%60%61%62%63%64%65%66%67%68%69%70%71%72%73%74%75%76%77%78%79%80%81%82%83%84%85%86%87%88%89%90%91%92%93%94%95%96%97%98%99%100%