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Verbesserte Bildgebung aufgrund Lichtscheibenmikroskopie-Verfahren

Bei der Lichtscheibenmikroskopie handelt es sich um ein Verfahren für die in-vivo-Abbildung sensitiver Proben oder schnell ablaufender biologischer Prozesse, das in den vergangenen Jahren das Gebiet der Entwicklungsbiologe revolutioniert hat.
Verbesserte Bildgebung aufgrund Lichtscheibenmikroskopie-Verfahren
Die Beleuchtung von Proben durch eine dünne Lichtscheibe ermöglicht eine sehr kontrastreiche Abbildung der Proben von Lebewesen bei geringstmöglicher Exposition, Photobleichung oder Beschädigung der Probe. Unter Anwendung von Weitfelderkennung mit einem zweiten Objektiv in einem rechten Winkel zu der Lichtscheibe ist eine schnelle dreidimensionale Bildgebung möglich.

Diese Merkmale sorgen dafür, dass das Mikroskopieverfahren ideal für die Untersuchung der Entwicklung biologischer Proben und des Fortschreitens neurodegenerativer Erkrankungen geeignet ist. Bei einem Blick über die äußeren Schichten des Hirngewebes hinaus sind der Auflösung und dem Kontrast allerdings immer noch Grenzen gesetzt, da unerwünschtes Licht und Streuung für einen verschwommenen Hintergrund sorgen, der sich über das Bild legt.

Die höchstmögliche Auflösung bei der Lichtscheibenmikroskopie kann derzeit ausschließlich bei Verwendung relativ lichtdurchlässiger Proben erzielt werden. Im Zuge des Projekts SURE-ALISM (Super resolution adaptive light sheet microscopy for high resolution volumetric imaging in turbid specimen) wurden daher die Auswirkungen des umgebenden biologischen Materials auf die Bildqualität untersucht, um ein tieferes Verständnis von dem Verfahren zu gewinnen und um neue Möglichkeiten zur Überwindung dieser Einschränkungen zu finden.

Die Forscher untersuchten, wie die Unschärfe im dreidimensionalen Raum innerhalb einer Ein-Kubikmillimeter-Probe variiert und es wurden Algorithmen für die Abschätzung der Größe der Unschärfe entwickelt. Auch wenn dies zu einer verbesserten Bildqualität führte, war diese Verbesserung auf den Teil der Probe beschränkt, der dem Detektionsobjektiv am nächsten war.

Die Wissenschaftler bauten daraufhin ein Lichtscheibenmikroskop, das zu adaptiver Optik fähig ist, um probeninduzierte Aberrationen zu korrigieren und ein schärferes Bild zu erreichen. Die adaptive Optik wurde ursprünglich entwickelt, um atmosphärische Störungen zu bewältigen, welche astronomische Beobachtungen behindert.

Schließlich wurde ein neuer Kontrastmechanismus für die Lichtscheibenmikroskopie entdeckt, mit dem es möglich war, markierte Strukturen deutlich von autofluoreszierenden und Laserstreuungen zu unterscheiden. Im Test zeigte diese neue Methode einen 400-mal besseren Kontrast, während weitere Tests mit Zellen und Bakterien die Biokompatibilität unter Beweis stellten.

Durch die Erweiterung der aktuellen Grenzen im Bereich der Lichtscheibenmikroskopie-Technik wird es SURE-ALISM Wissenschaftlern ermöglichen, ein tiefgreifenderes Verständnis von biologischen Prozessen und den damit verbundenen möglichen Fehlfunktionen zu erlangen.

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Schlüsselwörter

Lichtscheibenmikroskopie, neurodegenerative Erkrankungen, SURE-ALISM, adaptive Optik, Kontrastmechanismus
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