Jahresbericht 2018-2019

Raman-Streuung bietet eine hohe molekulare Spezifität ohne die Notwendigkeit für Färbe- oder Markierungsschritte. Die üblicherweise konfokal durchgeführte Bildgebung reduziert allerdings Geschwindigkeit und Qualität der Messung auf- grund niedriger Effizienz und Erhitzung der Probe [6]. Eine Lichtschicht-Beleuchtung kann dies durch Vermeidung unnötiger Absorption außerhalb des Fokus verhindern. Wir arbeiten daher an der Kombination von Lichtschicht-Beleuchtung und hyperspektraler Raman-Bildgebung. Nach der Realisierung der aus der Astronomie entlehnten Technik der integralen Feldspektrometrie arbei- ten wir nun an einem System, dass ein Bild aus 50x50 Spektren parallelisiert aufnehmen kann [7]. Dabei wird ein vergrößertes Bild mit Mikrolin- Hyperspektrale Bildgebung sen in einzelne Elemente geteilt, die zu Punkten fokussiert und dann wiederum — spektral aufge- spalten — auf der Kamera abgebildet werden. Wir erwarten uns von diesem System eine Ge- schwindigkeitssteigerung um den Faktor 50 ge- genüber herkömmlichen konfokalen Systemen. Neben der Raman-Bildgebung entwickeln wir auch ein Mikroskop für hyperspektrale Bildgebung im Bereich des sichtbaren Lichts, das auf einem ähnlichen Ansatz basiert. Dies ermöglicht z. B. die spektrale Analyse von Autofluoreszen in biologi- schen Proben, was u. a. bei der Untersuchung von Erkrankungen der Netzhaut (AMD) eingesetzt wird . [6] Hauswald, W., et al., PLoS ONE 14 (2019). doi:10.1371/journal.pone.0220824. [7] Zegarra-Valverde, A., et al., Frontiers in Optics + Laser Science APS/DLS, OSA Technical Digest (2019), paper FM3F.5d. Günstige Mikroskopie für Forschung und Bildung Die Kombination von 3D-Druck Verfahren mit günstiger handelsüblicher Elektronik und moder- nen Smartphones macht es möglich, aktuelle und leistungsstarke Mikroskopiemethoden zu einem Bruchteil der bis vor wenigen Jahren nöti- gen Kosten zu nutzen [8]. Kürzlich konnten wir erfolgreich demonstrieren, dass die Kamera in einem handelsüblichen Mittelklasse-Smartphone ausreicht, um per dSTORM-Mikroskopaufnahmen mit einer Auflösung von besser als 80 nm anzu- fertigen [9]. In unserer Gruppe haben wir außer- dem mit dem Projekt UC2 („You see, too“) ein flexibles Baukastensystem mit Komponenten aus dem 3D-Drucker entwickelt, das von einfachen optischen Experimentierkästen für Schulen bis hin zu höchstauflösenden dSTORM-Mikroskopen ein breites Spektrum an Einsatzmöglichkeiten bietet [10]. So haben wir in Kooperation mit dem UKJ ein Inkubator-Mikroskop entwickelt, das sich für Langzeit-Untersuchungen in Inkubatoren für Zellkultur eignet. [8] Diederich, B., et al., PLoS One (2018), doi: 10.1371/journal.pone.0192937. [9] Diederich, B. et al., PloS One (2019), doi:10.1371/journal.pone.0209827. [10] www.useetoo.org. Abb.2. CellSTORM – günstige Lokalisationsmikroskopie einem Smartphone: a) Adapter aus 3D-Druck am Mikroskop. b) Weitfeld-äquivalentes-Bild. c) Rekonstruktion aus kompletter Messung. Maßstab: 3µm. FORSCHUNG — 71