19.07.11 Aktuelle Forschung an Superauflösungs-Mikroskopie
Kontrolliertes Leuchten aus der Zelle
Neue Mikroskopiertechnik liefert Bilder von Zellprozessen
Eine neue Mikroskop-Technologie soll beim Kampf gegen Infektionskrankheiten, Altersdemenz und Krebs helfen. Die Methode heißt Fluoreszenz-Superauflösungs-Mikroskopie, macht selbst kleinste Biomoleküle sichtbar und liefert so ganz neue Bilder aus lebenden Zellen: live, in 3D und hoch präzise. An Grundlagen und Feintuning arbeiten Forscher der Technischen Universität (TU) Braunschweig jetzt in einem von der Universität Würzburg koordinierten Verbundprojekt mit.
Abb. 1: Mikroskopisches „SMILEY“ aus einzelnen mit Laserlicht
zum Leuchten gebrachten Molekülen gebaut. Links mit herkömmlichen Verfahren
gemessen, rechts, nachdem die einzelnen Moleküle nacheinander aufblitzen und
dadurch erheblich schärfer abgebildet werden können.
Quelle: TU Braunschweig, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie
Die neue Methode zur Biomolekülbobachtung arbeitet mit Licht. „Wir markieren
Molekülstrukturen gezielt mit Farbstoffen und regen sie mit Laserlicht zum
Leuchten an“, beschreibt Professor Philip Tinnefeld vom Institut für
Physikalische und Theoretische Chemie der TU Braunschweig das Vorgehen. Diese
Fluoreszenz lässt sich mit einem Mikroskop erkennen und mit einer Kamera
festhalten. Allerdings dürfen nicht alle Moleküle gleichzeitig leuchten. „Dann
sehen wir nur einen großen Fleck, den wir nicht deuten können“, sagt er. Deshalb
schalten die Forscher die Fluoreszenz der Farbstoffe gezielt an oder aus. Mit
einer Zugabe von Vitamin C zum Beispiel können sie einen natürlichen Aus-Zustand
der Teilchenfluoreszenz verlängern. Wann welches markierte Teilchen in diesen
Aus-Zustand geht, funktioniert nach dem Prinzip Zufall. Deshalb blitzen manche
Teilchen auf, während andere noch „aus“ und erst später zu sehen sind. Mit
diesen Momentaufnahmen können die Wissenschaftler einzelne Moleküle bis auf 20
Nanometer genau orten. Selbst Biomoleküle, die sehr dicht nebeneinander liegen,
lassen sich auf diese Weise sicher auseinander halten.
Dass die Methode funktioniert, konnten die TU-Forscher schon zeigen. Jetzt
wollen sie die Mechanismen dahinter genauer ins Visier nehmen und noch mehr
Möglichkeiten zur Fluoreszenzkontrolle finden. „Das Ziel des Verbundprojektes
ist, maßgeschneiderte Farb und- Zusatzstoffkombinationen für die Beobachtung
verschiedener Arten Biomoleküle und Prozesse zu entwickeln“, berichtet Tinnefeld.
Außerdem konstruieren die Braunschweiger Forscher im Rahmen des Projektes
Modellsubstanzen, mit denen sich die neuartigen Mikroskope kalibrieren lassen.
„Die Zahl der Forschungsarbeiten zur Superauflösungs-Mikroskopie explodiert
gerade“, berichtet Tinnefeld. „Doch bisher fehlt ein Standard, um die Ergebnisse
vergleichen zu können.“ Auch wenn Messungen fehlschlagen, ist oft unklar, ob es
an einer Geräteeinstellung oder an der Probe liegt. Verlässliche
Vergleichsmessungen mit einem „nanoskopischen Lineal“ könnten das klären. In
anderthalb Jahren wollen die Forscher dazu erste belastbare Ergebnisse
präsentieren.
Kontakt:
Prof. Dr. Philip Tinnefeld
Institut für Physikalische und Theoretische Chemie
Hans-Sommer-Strasse 10
38106 Braunschweig
Tel.: +49 531 391-5330
E-Mail: p.tinnefeld [at] tu-braunschweig.de
Bitte zitieren Sie die Seite wie folgt:
Aktuelle Forschung an Superauflösungs-Mikroskopie
(URL: https://www.organische-chemie.ch/chemie/2011/jul/mikroskop.shtm)
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