Meeresleuchten im Labor

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Mit dem schnellsten Mikroskop der Welt ermöglicht Carl Zeiss Bioforschern Live-Beobachtungen in lebenden Zellen. 

Wenn Patienten, die mit einem künstlichen Herzen leben, künftig keine Angst mehr vor einem plötzlichen Ausfall haben müssen, verdanken sie das möglicherweise einem neuen Mikroskop. Das LSM 5 Live von Carl Zeiss in Jena ermöglicht es den Forschern, jede Blutzelle, die durch die Herzkranzgefäße gespült wird, live zu beobachten. Daraus wollen sie Erkenntnisse gewinnen, wie sich Turbulenzen in Kunstherzen, die Zellen zerstören und damit lebensbedrohend sind, vermeiden lassen. 

So genannte Konfokale Fluoreszenz-Mikroskope bisheriger Bauart erfassen pro Sekunde fünf Bilder. Bei einer derart betulichen Aufnahmegeschwindigkeit erscheinen die einzelnen Blutzellen wie Nebelschwaden. Einzelheiten über ihre Route in den Adern sind nicht zu erkennen. 

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Anders beim neuen Mikroskop. Es nimmt pro Sekunde 120 Bilder auf. Damit ist der Blutstrom wie in Zeitlupe zu sehen. So lassen sich die schonenden Konstruktionsprinzipien der Natur erkennen und nachbauen, hoffen die Forscher. 

Ähnlich die Flimmerhärchen, die im Bereich der Atemwege wie winzige Besen verhindern, dass Staub eindringt. Sie flattern mit einer Frequenz von immerhin 30 Hertz, das bedeutet 30 Schwingungen pro Sekunde. Bei bestimmten Erkrankungen erschlaffen die kleinen Feger. Was genau passiert lässt sich nur mit dem neuen Mikroskop feststellen. Ebenso Veränderungen im Herzmuskel nach einem Infarkt. 

„Das LSM 5 Live ist speziell für die Bedürfnisse der biomedizinischen Forschung entwickelt worden“, sagt Volker Gerstner, Leiter der Entwicklungsabteilung Mikroskopie. Seine Truppe hat das Kunststückfertig gebracht, die Geschwindigkeit des Mikroskops ohne Einbußen bei Lichtempfindlichkeit und Auflösung zu vervielfachen. Konfokale Fluoreszenz-Mikroskope arbeiten üblicherweise mit punktförmigem Laserlicht. Es tastet in rasendem Tempo die Probe Schicht für Schicht ab – ähnlich wie ein Computertomograf. Die Probe, die zuvor mit fluoreszierendem Biomaterial präpariert wird, das auch für das Phänomen Meeresleuchten verantwortlich ist, sendet überall dort, wo sie per Laser angeregt wird, Licht aus, das in einem Fotodetektor aufgefangen wird. Aus diesen Informationen setzt der Rechner das dreidimensionale Bild zusammen. 

Die Zeiss-Truppe hat das hohe Tempo erreicht, indem sie die Probe nicht mit einem feinen Lichtfleck, sondern mit einer hauchdünnen Linie aus Laserlicht abtastet. „Mit unserem Mikroskop können Biomediziner erstmals das hoch komplexe Netzwerk aus Eiweißmolekülen im Inneren » einer Zelle live beobachten“, schwärmt Ralf Engelmann, Diplombiologe und Produktmanager der Laser Scanning Mikroskopie. 

Rund 100 schnelle Zeiss-Mikroskope, die pro Stück bis zu 800 000 Euro kosten, sind bereits verkauft, obwohl die jüngste Gerätefamilie erst seit Frühjahr 2005 auf dem Markt ist. 

wolfgang.kempkens@wiwo.de 

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