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Super-3D-Nanomikroskope

Eine schnelle, zuverlässige und genaue Diagnose ist für eine erfolgreiche Behandlung etwa von Krebserkrankungen entscheidend. . Hierfür stellt die medizinische Bildgebung ein wichtiges diagnostisches Instrument dar, jedoch sind herkömmliche Lichtmikroskope bei höheren Auflösungen nicht besonders stabil.
Super-3D-Nanomikroskope
Das EU-finanzierte Forschungsprojekt (Resolution enhanced microscopy for medical diagnostics) (REMEDI) entwickelte ein stabiles 3D-Mikroskopsystem mit einer Auflösung im Nanometerbereich. Die Stabilität wurde verbessert, indem entweder Temperaturunterschiede bei allen Komponenten vermieden wurden oder aber ein Feedbacksystem eingerichtet wurde, das Einstellungen in Echtzeit ermöglicht.

REMEDI entwickelte ein effektives, innovatives Konzept für ein solches Mikroskop, dessen Erfolg maßgeblich auf der Verwendung hervorragend schwingungsgedämpfter Materialien und Komponenten mit minimaler bzw. ähnlicher Wärmeausdehnung beruhte. Diese Eigenschaften reduzierten beträchtlich kurzfristige Instabilitäten.

Um die Genauigkeit zu verbessern und die Aufnahmezeit zu verkürzen, wurde eine für wissenschaftliche Forschungen ausgelegte sCMOS-Kamera (scientific complementary metal–oxide semiconductor) mit anwendungsspezifischen Auslesesystemen kombiniert. Der große Speicherchip der sCMOS-Kamera ermöglicht die Anordnung zweier Aufnahmen mit guter vertikaler Positionsgenauigkeit und einer Auflösung bis zu 20 Nanometern.

Die Forscher validierten diese Methoden erfolgreich mithilfe zweier Arten von Mikroskopanwendungen. Mittels diagnostischer und experimenteller Pathologie wurden Brustkrebszellen untersucht und immunologische Analysen an Lymphomzellen durchgeführt.

Mit der Kommerzialisierung des Mikroskopsystems bieten sich Möglichkeiten für große medizinische Fortschritte, die eine zellbasierte klinische Diagnostik zur Früherkennung etwa von Tumoren ermöglicht. Die jeweiligen molekularen Prozesse und Interaktionen können nun untersucht werden, um Krankheiten genauer zu diagnostizieren und die medizinische Behandlung zu personalisieren.

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Schlüsselwörter

Medizinische Bildgebung, Diagnostik, Krebs, Lichtmikroskopie, Einzelmolekül-Lokalisierung
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