Tomographie Forscher machen Licht hörbar

Münchener Forscher haben eine Technik entwickelt, mit der sie Licht hörbar machen. Das könnte vor allem für die pharmazeutische Forschung interessant sein. Wie die revolutionäre Technologie fuktioniert – und welche Hoffnungen sie weckt.
  • Ferdinand Knauß
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Als Versuchstier diente den Forschern ein Zebrafisch. Quelle: wiki frei

Als Versuchstier diente den Forschern ein Zebrafisch.

DÜSSELDORF. Mit einer Kombination aus Licht und Ultraschall können Münchener Forscher fluoreszierende Proteine mehrere Zentimeter tief in lebendem Gewebe sichtbar machen. In der Zeitschrift „Nature Photonics“ beschreiben die Wissenschaftler, wie sie „Licht hören“ und so zum Beispiel feststellen können, welche Gene in Geweben von Fliegenlarven und Fischen aktiv sind. Zukünftig könnte die Technologie die Untersuchung von Tumoren oder Herzkranzgefäßen beim Menschen erleichtern.

Die Forscher um Vasilis Ntziachristos, Professor für biologische Bildgebung an der Technischen Universität München, haben dreidimensionale Bilder eines sechs Millimeter dicken Zebrafischs erzeugt, indem sie Licht hörbar machen: Sie bestrahlen den Fisch von verschiedenen Seiten mit Laserblitzen, die im Inneren des Körpers auf Fluoreszenzfarbstoffe treffen – die waren dem Fisch gentechnisch angezüchtet worden.

Wenn die Fluoreszenzfarbstoffe unter den Blitzen aufleuchten, erwärmt sich ihre Umgebung, die sich ein wenig ausdehnt. Weil dies extrem schnell geschieht, entsteht eine Druckwelle. Ein kurzer Laserimpuls erzeugt so eine Art Ultraschall-Echo, das die Forscher mit einem Ultraschall-Mikrofon einfangen. Entscheidend sind die mathematischen Formeln, mit denen ein Computer das Schallwellenmuster, das durch Schuppen, Muskeln, Rippen, Gräten und Eingeweide verzerrt wird, in ein dreidimensionales Bild umrechnet.

Das Ergebnis der „multi-spektralen opto-akustischen Tomographie“ ist ein Bild mit einer Auflösung von 40 Mikrometern (vier Hundertstel Millimeter). Und: Der zur Untersuchung betäubte Fisch erholte sich nach der Prozedur vollständig. Bislang musste man Tiere in verschiedenen Entwicklungsstadien töten und Gewebedünnschnitte mikroskopisch miteinander vergleichen, um Entwicklungen von Organen oder das Fortschreiten von Krankheiten zu verfolgen. Ein großer Vorteil sei, so Ntziachristos, dass schon eine große Auswahl an geeigneten Fluoreszenzfarbstoffen bereitstehe.

Mit der neuen Technik könne auch die pharmazeutische Forschung könnte beschleunigt werden, wenn die Effekte neuer Wirkstoffe über längere Zeit in einem Tier verfolgt würden, hofft Ntziachristos.

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