Mikrovesikel

Röntgendetektor bestimmt Größe kontrastarmer Nanoobjekte

03.12.12 | Redakteur: Marc Platthaus

Röntgenkleinwinkelstreuung einer Mikrovesikel-Probe (multilamellare Liposome), mit dem vakuumkompatiblen Pilatus-Detektor aufgenommen bei einer Photonenenergie von 3 keV. Aus dem Streumuster lassen sich die Dimensionen der Nanoobjekte in der untersuchten Probe bestimmen.
Röntgenkleinwinkelstreuung einer Mikrovesikel-Probe (multilamellare Liposome), mit dem vakuumkompatiblen Pilatus-Detektor aufgenommen bei einer Photonenenergie von 3 keV. Aus dem Streumuster lassen sich die Dimensionen der Nanoobjekte in der untersuchten Probe bestimmen. (Bild: PTB)

Weil Mikrovesikel, also kleinste Zellbestandteile, die in sämtlichen Körperflüssigkeiten vorkommen, bei gesunden und kranken Menschen unterschiedlich sind, könnten sie zur frühzeitigen Erkennung von Krankheiten dienen. So könnten etwa Karzinome wirkungsvoller behandelt werden.

Berlin, Baden/Schweiz – Bisher war eine exakte Bestimmung von Größe und Konzentration der relevanten Mikrovesikel nicht möglich, da deren Durchmesser kleiner als 100 Nanometer ist. Abhilfe soll nun die vakuumkompatible Version des Pilatus-Hybrid-Pixel-Detektors für Röntgenstrahlung schaffen – gemeinsam entwickelt von der Firma Dectris und der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB). Damit kann der Anwender durch Röntgenkleinwinkelstreuung bei niedrigen Photonenenergien sogar die Größen von Nanoteilchen bestimmen, die bisher kaum zu messen waren. Der Detektor kann auch für weitere Röntgentechniken eingesetzt werden.

Nanopartikel im Vakuum besser zu bestimmen

Den Detektor zeichnet aus, dass er im Vakuum betrieben werden kann. Zudem hat er mit 17 x 18 cm eine sehr große Gesamtfläche. Der Betrieb im Vakuum erhöht die Empfindlichkeit der Messeinrichtung drastisch, da die eingestrahlte weiche Röntgenstrahlung, die an der Probe gestreut wird, auf dem Weg zum Detektor nicht durch Luftmoleküle absorbiert wird. Experimente zur Größenbestimmung von Nanopartikeln mit Röntgenkleinwinkelstreuung (Small-Angle X-ray Scattering, SAXS) lassen sich damit auch an den Absorptionskanten leichter Elemente wie Kalzium, Schwefel, Phosphor oder Silizium bei Photonenenergien unterhalb von 5 keV mit hoher Dynamik und guter Ortsauflösung durchführen.

Seit wenigen Monaten nutzt die PTB den neuen Pilatus-Röntgendetektor für eigene Forschungsprojekte. An der Synchrotron-Strahlungsquelle BESSY II in Berlin-Adlershof, wo die PTB bereits seit 15 Jahren ein eigenes Labor betreibt, setzen Wissenschaftler den neuen Detektor unter anderem ein, um das dringend benötigte messtechnische Fundament für die Größenbestimmung von Mikrovesikeln zu schaffen. Ein Projekt im Rahmen des Europäischen Metrologie-Forschungsprogramms EMRP, an dem das Amsterdam Medical Center in den Niederlanden maßgeblich beteiligt ist, soll entscheidend dazu beitragen, das Potenzial der Mikrovesikel zur Früherkennung von Krankheiten in Zukunft voll ausschöpfen zu können.

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