Dunkelfeldmikroskop mit hyperspektraler Bildgebung

• Fachliche Zuordnung: Medizin
• Förderung: Förderung in 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433722450

Im Rahmen des Programms "Forschungsgroßgeräte" wird ein Hyperspektral-Dunkelfeldmikroskopie-System für die Untersuchung zellbiologischer, biotribologischer und toxikologischer Fragestellungen beantragt. Mit dem Dunkelfeldmikroskop können durch die Kombination von hyperspektraler Bildgebung, moderner Dunkelfeldoptik und Software verschiedene Biomaterialien und biologisches Gewebe zeitgünstig analysiert und charakterisiert werden, ohne diese zu markieren und somit in ihrer Konfiguration bzw. ihren Eigenschaften verändern zu müssen. Um die Lokalisation von Nanostrukturen in der Zelle (z.B. Zellkern) zu ermitteln, können mit dem zusätzlichen Dual-Fluoreszenz-Modul fluoreszenz-markierte Zellstrukturen und nicht-markierte Nanostrukturen gleichzeitig visualisiert und unterschieden werden. Die am Standort bislang zur Verfügung stehenden Mikroskopie-Techniken sind zwar für die Detektion von Materialstrukturen u.a. in Zellen, Geweben und Mikroorganismen anwendbar, jedoch erfordern diese konventionellen Techniken sehr aufwändige Probenvorbereitungen. Zudem weisen die vorhandenen Geräte Limitationen hinsichtlich der zu untersuchenden Materialgröße und –beschaffenheit auf. Dagegen können mit der Dunkelfeldmikroskopie die Interaktionen zwischen Zellen und den Nanostrukturen und auch innerhalb der Zelle im Nanometerbereich ohne jegliche Manipulation bzw. großen Präparationsaufwand in vitalen Zell- und Gewebestrukturen analysiert werden. Die Verwendung einer Live Cell Imaging Kammer bietet die Möglichkeit, mit dem beantragten Großgerät zelluläre Interaktionen mit Nano- und Mikrostrukturen in Echt-Zeit zu beobachten. Dadurch lassen sich z.B. neue Erkenntnisse zur Phagozytose verschiedenster Materialien in Abhängigkeit ihrer chemischen Zusammensetzung oder Größe ableiten. Das neuartige Mikroskopie-System beinhaltet zudem eine Software mit Material-Spektrenbibliotheken, mit denen lokal Nanostrukturen charakterisiert werden können. Durch Abgleich mit vorhandenen Referenzspektren kann die chemische Zusammensetzung unbekannter Nanostrukturen oder Partikelentitäten, z.B. in Geweben, identifiziert und anhand der Wellenlänge und Größe klassifiziert bzw. ausgewertet werden. Das zusätzliche 3D Scannermodul eröffnet die Möglichkeit, eine dreidimensionale Darstellung der Nanostrukturen, Zellen und Geweben für die nachfolgende morphologische bzw. morphometrische Analyse durchzuführen. Hinsichtlich der Identifizierung und Lokalisation von Nanopartikeln in Gewebeproben zeigt das beantragte Mikroskopsystem vergleichbare Ergebnisse zur Rasterelektronen- und Raman-Mikroskopie.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Dunkelfeldmikroskop mit hyperspektraler Bildgebung
• Gerätegruppe: 5040 Spezielle Mikroskope (außer 500-503)
• Antragstellende Institution: Universität Rostock
• Leiter: Professor Dr. Rainer Bader