Nanobildgebung zur Diagnose von Krankheiten
Hochauflösende Bildgebung in Zellen zeigt Klinikärzten bestimmte biologische Prozesse und wie sich diese die menschliche Gesundheit auswirken. Allerdings sind die Möglichkeiten derzeitiger Bildgebungstechnologien noch begrenzt. So können etwa Proteinaggregationen im Gehirn als Ursache für Alzheimer-Demenz oder Prozesse, die zu Lungenkrebs führen, noch nicht sichtbar gemacht werden. Hierfür entwickelte das EU-finanzierte Forschungsprojekt LANIR (Label free nanoscopy using infra red) nun eine Mikroskoptechnologie, die Partikel auf Nanoebene (nm) darstellen kann. Infrarot (IR)-Mikroskopie kombiniert IR-Spektrometrie mit einem Mikroskop, um chemische Substanzen und deren Verteilung in einer Gewebeprobe nachzuweisen. Auf diese Weise lassen sich biologische und chemische Prozesse mit hoher Präzision und Auflösung in Echtzeit darstellen. Bisherige IR-Tischmikroskope liefern bestenfalls eine räumliche Auflösung zwischen 50 und 100 μm, d.h. es können zwei Punkte im Raum unterschieden werden, die mit einem Abstand von der Breite eines menschlichen Haares auseinander liegen. LANIR entwickelte nun eine spektakuläre neue IR-Nanoskoptechnologie mit einer lateralen Auflösung von 70 nm (0,07 μm), d.h. die Distanz zwischen beiden Punkten würde nur noch die Breite eines normalen Viruspartikels betragen. Zudem können 3D-Bilder mit einer Auflösung von 500 nm erzeugt werden, was derzeitige IR-Mikroskope nicht leisten können. LANIR entwickelte vier Nanoskop-Prototypen, die kleiner, einfacher zu bedienen und schneller als alle gängigen Bildgebungstechnologien sind. So konnten mit den Prototypen Nanomaterialien wie Graphen (100 nm) und Bleiselenid (einem Halbleiter mit einem Durchmesser unter 100 nm) dargestellt werden. Die Ergebnisse von LANIR sind für die Materialwissenschaften, Biochemie, Zellpathologie und Zellbiologie von Bedeutung. Zudem können die Instrumente auch zur Qualitätskontrolle bei Industrieprodukten wie antimikrobiellen Textilien und funktionellen Beschichtungen biomedizinischer Implantate eingesetzt werden.
Schlüsselbegriffe
Nanoskalig, Bildgebungstechnologie, Alzheimer, LANIR, Infrarot, Nanoskop
