Durchflusszytometrie auf Basis serieller zeitaufgelöster verstärkter Mikroskopie

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jost Adam
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Messsysteme
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 194100573

In der Medizin, speziell in der Pathologie und Hämatologie, gewinnt die Fragestellung, wie in großen Zellpopulationen vereinzelte kranke Zellen sicher detektiert werden können, eine immer größere Bedeutung. Dazu werden Bildgebungsverfahren benötigt, die eine hohe Geschwindigkeit aufweisen. Weiterhin sollen die Diagnosen möglichst minimalinvasiv erstellt werden. Dies bedeutet insbesondere, dass eine Zellidentifikation möglichst auf Basis unmarkierter Zellen zu erreichenist. Daraus resultieren sehr hohe Anforderungen an das Auflösungsvermögen des Bildgebungsverfahrens. Ein Verfahren mit einer hinreichenden Kombination ausGeschwindigkeit und Sensibilität übersteigt die Grenzen der klassischen Bildsensor-Technologie. Durch die sogenannte Durchflusszytometrie ist es heutzutage möglich, einen schnellen kontrollierten Zellfluss zur Analyse zu erzeugen. Jedoch sind aktuelle, mit auf CMOS- und CCD-Sensoren basierter Mikroskopie gekoppelte Durchlusszytometer nicht schnell genug, um große Zellpopulationen mit statistischer Sicherheit untersuchen zu können. Abhilfe verspricht die serielle zeitaufgelöste verstärkte Mikroskopie (serial time-encoded amplified microscopy, STEAM). STEAM ist ein neuartiges, am Photonics Laboratory der Universität von Kalifornien (UCLA) entwickeltes und getestetes Abbildungsverfahren, das bei hoher räumlicher Auflösung eine um bis zu zwei Größenordnungen höhere zeitliche Auflösung erreicht, als CMOS- und CCD-basierte Systeme. Im Rahmen des beantragten Forschungsvorhabens soll STEAM mit einem schnellen Durchflusszytometer gekoppelt werden. Die dazu fehlende kritische Komponente ist eine schnelle Bilderkennung. Im Hinblick auf ein möglichst effizientes Gesamtsystem zur Filterung kranker Zellen aus einer große Zellpopulation sollen verschiedene optische, sowie numerische Ansätze zur Bilderkennung in STEAM integriert und auf Effizienz getestet werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Bahram Jalali, Ph.D.