2D / 3D STED Mikroskop (Erneuerung)

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung in 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 576998009

Die beantragte Erneuerung des 2D/3D-STED-Mikroskops ist unerlässlich, um aktuellen und zukünftigen wissenschaftlichen Anforderungen in biomedizinischer und interdisziplinärer Forschung gerecht zu werden. Zahlreiche Projekte benötigen eine laterale Auflösung unter 30 nm und eine isotrope 3D-Auflösung bis 50 nm, um subzelluläre Strukturen wie dendritische Dornen (~100 nm), synaptische Spalten (~50 nm), aktive Zonen in präsynaptischen Endigungen, t-Tubuli in Herzmuskelzellen und Intraprotein-Domänen aufzulösen. Diese sind mit beugungsbegrenzter Mikroskopie nicht darstellbar, was die STED-Technik unverzichtbar macht. Adaptive Optiken sind entscheidend, um Superauflösung in dicken, optisch heterogenen Geweben wie Hirnschnitten, Herzmuskeln und Organoiden zu ermöglichen. Lichtstreuung verursacht Aberrationen, die die Bildqualität stark beeinträchtigen. Eine Echtzeitkorrektur sichert zuverlässige Bildgebung in vielfältigen biologischen Kontexten, etwa bei Untersuchungen der extrazellulären Matrix, Herzfibrose oder synaptischen Organisation bei neurologischen Störungen. Die Superauflösungsbildgebung lebender Zellen ist eine zentrale Anforderung. Dynamische Anpassung von Anregungs- und Depletionsdosen minimiert Photobleaching und Phototoxizität, ermöglicht Langzeitbeobachtungen dynamischer Prozesse und ist besonders wichtig für empfindliche Proben wie Neuronen, Epithelmonolayer, Organoide und Immunzellen. Diese Funktionen sind essenziell für die Echtzeitverfolgung von synaptischer Plastizität, Aktindynamik, Vesikeltransport und Matrixumbau. Fluoreszenzlebensdauer-Bildgebung (FLIM) erweitert die strukturellen Daten um eine funktionale Dimension. Projekte erfordern lebensdauerbasierte Quantifizierung von Membranspannung, molekularer Verdichtung, Konformationsänderungen oder Stoffwechselverschiebungen (z. B. NAD+/NADH-Verhältnisse). Dies ist entscheidend für Neurobiologie, Immunologie und Mechanobiologie. Die acht wissenschaftlichen Beilagen umfassen über zwanzig Forschungsprojekte – von Neurowissenschaften und Kardiologie bis zu Infektionsbiologie und Gewebetechnik –, die ein Multi-Laser-, Mehrfarben-Superauflösungsmikroskop mit Live-Zell- und FLIM-Funktionen benötigen. Viele Projekte erfordern Bildgebung in dicken Geweben oder dynamische Messungen, die mit Standard-Konfokalsystemen nicht möglich sind. Die Aufrüstung ist essenziell, um die Nutzerbasis zu unterstützen und das Potenzial dieser Projekte voll auszuschöpfen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: 2D / 3D STED Mikroskop (Erneuerung)
• Gerätegruppe: 5090 Spezialmikroskope
• Antragstellende Institution: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
• Leiter: Dr. Ralf Palmisano