Neue Methoden zur Messung der Zelldicke
Bei der Interferometrie handelt es sich um ein Untersuchungsverfahren, das in vielen wissenschaftlichen Gebieten Anwendung findet. Auf dem Gebiet der Biologie bietet das Verfahren die Möglichkeit zur Messung von Zellen, Zellkompartimenten oder Makromolekülen, ohne dass eine Markierung erforderlich wäre. Die Wissenschaftler des EU-finanzierten Projekts IMANILBCAT (Interferometric microscopy and nanoscopy in live biological cells and tissues) schlugen die Verwendung optischer Interferometrie zur Erfassung der räumlichen, zeitlichen und Brechungsindexstruktur der Zelle vor. Zu den Zielen zählte die Identifizierung mechanischer Signaturen von Krebszellen, die Durchführung von Diagnosen zu Erkrankungen der roten Blutzellen und die Messung von mechanischen Neuroneneigenschaften. In einem ersten Schritt entwickelten die Forscher ein kompaktes interferometrisches Modul, welches eine Leistung mit hoher Genauigkeit für die Beurteilung der Profile der optischen Dicke von lebenden Zellen zeigte. Unter Anwendung dieses portablen interferometrischen Verfahrens wurde festgestellt, dass die optische Dicke von Krebszellen im Vergleich zu gesunden Zellen stärker schwankt. In ähnlicher Weise zeigte das Dickeprofil metastatischer Krebszellen eine höhere Variabilität im Vergleich zu primären Krebszellen. Dies deutet darauf hin, dass der Ansatz im Bereich der Krebseinstufung angewandt werden könnte. Ferner wurde eine interferometrische Mikroskopie zur Überwachung dynamischer Prozesse wie der In-vitro-Wirkstoffverabreichung mit hoher räumlicher Auflösung und einer bis dahin nicht möglich gewesenen Geschwindigkeit angewandt. Um eine klinische Anwendung dieser Methoden zu ermöglichen, erstellten die Wissenschaftler neue Algorithmen, die eine Echtzeit-Verarbeitung optischer Dickeprofile zulassen. Die molekulare Spezifität der Methode wurde über eine Markierung mit optisch angeregten plasmonischen Nanopartikeln weiter verbessert. Die Idee bestand darin, die an Amyloid-beta gebundenen Nanopartikel für die Erkennung der Degeneration neuronaler Aktivitäten zu nutzen. Die Aktivitäten von IMANILBCAT trugen insgesamt zur Schaffung einer interferometrischen Nanosensorplattform für die quantitative Einschätzung der Zelldicke bei lebenden Proben bei, ohne das Markierungen, Abtastungen oder Interventionen erforderlich wären.
Schlüsselbegriffe
Zelldicke, Interferometrie, Krebs, Erkrankung der roten Blutzellen, IMANILBCAT
