FTE-Erfolgsstorys - Riesiges Potenzial durch Fortschritte in der Nanoskopie
Das Projekt "Label free nanoscopy using infrared" (LANIR) nahm sich die Entwicklung eines neuartigen Bildgebungsinstruments vor, des sogenannten Infrarot-Nanoskops (IRN), mit dem Wissenschaftler und Forscher ein besseres Verständnis der biologischen Vorgänge auf subzellulärer Ebene erlangen können. Die vom LANIR-Team erprobte neue Bildgebungstechnologie könnte Möglichkeiten für eine frühzeitige Diagnose von Alzheimer und die Entwicklung neuer Krebstherapien eröffnen. Das Projekt hat eine erhebliche Tragweite, insbesondere angesichts der alternden Bevölkerung in Europa. An Alzheimer erkranken in Europa jährlich 800 000 Menschen. Es ist die häufigste Form von Demenz und eine der Hauptursachen für Abhängigkeit – Pflegebedürftigkeit – bei älteren und gebrechlichen Menschen. Gegenwärtig gibt es keine Heilung. Überwindung der Einschränkung Das LANIR-Projekt arbeitet an einer bahnbrechenden Nanoskopie-Technologie, die zweierlei leisten soll. Erstens soll sie Wissenschaftlern, detailliertere Untersuchungen als je zuvor – auf nanoskopischer Ebene – ermöglichen, indem sie die Beugungsgrenze der Infrarotstrahlung (IR) überwindet. Das schien bis vor kurzem aufgrund der Tatsache unmöglich, dass IR-Strahlung bei Intensitäten, die hoch genug sind, um eine hohe Auflösung zu erzielen, von Stoffen absorbiert wird. "Dadurch waren die Wissenschaftlern Grenzen gesetzt", erklärt Projektkoordinator Dr. Tofail Syed von der Universität Limerick in Irland. "Die beste Auflösung, die man von einem handelsüblichen Tisch-IR-Mikroskop erwarten konnte, lag zwischen 50 und 100 µm und nur in speziellen Einrichtungen konnten etwa 4 µm erreicht werden." Durch die Überwindung dieser Einschränkung will das LANIR-Team Wissenschaftler die Möglichkeit geben, tiefere Einblicke zu gewinnen als je zuvor, und sie dabei unterstützen, winzige chemische Veränderungen auszumachen, die ein Anzeichen für den Beginn von Alzheimer sein könnten. Zweitens nutzt die Technologie ein chemisches Bildgebungsverfahren, mit dem sich die räumliche Verteilung bestimmter chemischer Übergänge abbilden lässt. Dieses Verfahren verfolgt den chemischen Fingerabdruck einer Vielzahl biologischer und nicht biologischer Stoffe, sodass für die molekulare Identifizierung keine chemische Markierung notwendig ist (mit anderen Worten, die Technologie ist markierungsfrei). Dadurch ergeben sich viele Vorteile, insbesondere bei der Erkennung kleiner, feiner chemischer Veränderungen, die potenziell schwerwiegende Konsequenzen haben können – zum Beispiel bei der chemischen Veränderung an der Amyloid-Proteinstruktur, die Alzheimer verursacht. Das bedeutet, dass Wissenschaftler in der Lage sein werden, chemische Veränderungen an Ort und Stelle und in Echtzeit mit einer hohen Auflösung beobachten können. "Alzheimer führt beispielsweise zu einer Plaquebildung in den Nerven und mit dieser Technologie werden wir sehr kleine chemische Veränderungen erkennen können, die die in den frühen Stadien von Alzheimer typischerweise auftreten", erklärt Dr. Syed. Das LANIR-Projekt startete im April 2012 und wird voraussichtlich 2015 abgeschlossen. Es wird erwartet, dass bis dahin vier Prototypen dieser Nanoskope entwickelt wurden: zwei an der Universität Limerick, Irland; ein am IIT in Genua, Italien, und ein an der UPB in Bukarest, Rumänien. Jedes dieser Nanoskope wird routinemäßig auf einem tragbaren Tischgerät eine laterale Auflösung zwischen 70 und 250 nm erreichen. Dr. Syed zufolge, werden diese vier Prototypen selbstverständlich in den teilnehmenden Universitäten zur Verwendung verfügbar sein. "Außerdem hoffen wir, den kommerziellen Prototyp, der in Zusammenarbeit mit dem Nanoskop-Hersteller NT-MDT Ltd. entwickelt wird, ein Jahr nach Programmende auf den Markt bringen zu können." Es kann vernünftigerweise davon ausgegangen werden, dass dieses Verfahren bei ordnungsgemäßer Unterstützung die Kenntnisse biologischer und nanoskaliger Objekte in Europa voranzubringen und zu wichtigen Durchbrüchen bei der Gesundheitsvorsorge führen kann. - Vollständige Bezeichnung des Projekts: Label free nanoscopy using infrared - Projektakronym: LANIR -http://www.ul.ie/lanir (Website des Projekts Interact) - Projektreferenznummer: 280804 - Name/Land des Projektkoordinators: University of Limerick, Irland - Gesamtprojektkosten: 5 456 347 EUR - Beitrag der EK: 4 150 EUR - Projektbeginn/-ende: April 2012 bis September 2015 - Weitere Partnerländer: Belgien, Deutschland, Frankreich, Irland, Italien, Rumänien