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Die richtige Software für jedes Detail

Neue Software erweitert die Möglichkeiten der Mikroskopie

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Abb. 1: Mit dem neuen Software-Modul Cellsens Multi-Position Solution lassen sich auch großflächige Proben präzise und automatisch analysieren. (Bild: Olympus)
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Abb. 1: Mit dem neuen Software-Modul Cellsens Multi-Position Solution lassen sich auch großflächige Proben präzise und automatisch analysieren. (Bild: Olympus)

Eine entscheidende Voraussetzung für effektives Arbeiten am Mikroskop bildet die Software, die Bilderfassung, Bearbeitung, Dokumentation und Archivierung ermöglicht. Das Fortschreiten der modernen Mikroskopie erfordert dabei auch die ständige Weiterentwicklung der Software-Lösungen.

Als Ernst Abbe bereits Ende des 19. Jahrhunderts das maximal mögliche optische Auflösungsvermögen von Lichtmikroskopen beschrieb, war kaum vorstellbar, dass diese scheinbar unumstößlichen physikalischen Gesetzmäßigkeiten durch technologischen Fortschritt doch einmal zumindest umgangen werden würden. Nichtsdestoweniger war und ist die Mikroskopie damals wie heute eine der bedeutendsten Techniken in Wissenschaft und Industrie. Die Entwicklungen insbesondere auf dem Gebiet der Fluoreszenzmikroskopie innerhalb der letzten 20 Jahre haben jedoch genau dies erreicht: Mit Auflösungen bis etwa 20 nm, also jenseits der Beugungsgrenze, ermöglicht sie es heute, Prozesse in lebenden Zellen im zeitlichen Verlauf zu beobachten oder die dreidimensionale Struktur von Biomolekülen zu erforschen. Aber auch in vielen Industriebereichen werden mikroskopische Techniken eingesetzt, um beispielsweise die Oberflächenbeschaffenheit bestimmter Materialien im Routinebetrieb zu kontrollieren.

Von Panoramaufnahmen bis zu zellbasierten Analysen

Mit der Entwicklung neuer und komplexer Mikroskopie-Anwendungen und Systemlösungen, steigen auch die Anforderungen an die Software-Werkzeuge, die Bilderfassung, Bearbeitung, Dokumentation und Archivierung der Bilddaten ermöglichen. Dabei sind die Anforderungen so unterschiedlich, wie die Mikrsokopie-Anwendungen selbst. Häufig gilt es durch die Software die tägliche Arbeit am Mikroskop entscheidend zu erleichtern, oft werden jedoch auch bestimmte Aufnahmen erst durch die Bildbearbeitungssoftware möglich gemacht.

So bietet Olympus jetzt das neue Software-Modul Cellsens Multi-Position Solution an, das – zusammen mit dem in die Software integrierten Multiple Image Alignment (MIA) Tool – hochaufgelöste Panoramaaufnahmen ermöglicht, die den gesamten Verfahrbereich des Mikroskoptisches abdecken. So lassen sich auch großflächige Proben ohne Qualitätseinbußen präzise und automatisch analysieren, heißt es von Olympus. Multi-Position Solution wurde für die einfache und präzise Abbildung großflächiger Proben entwickelt. Das System ist vollautomatisiert und lässt sich individuellen Anforderungen anpassen. Der Anwender kann auf diese Weise so viele ihn interessierende Probenbereiche (Regions of interest = ROI) betrachten wie er möchte. Dank des sequenziellen Time-Lapse-Imagings verschiedenster Probenbereiche wird die statistische Relevanz der gesammelten Daten gesteigert. Die Olympus Hardware ist in die Cellsens Dimension Multi-Position Solution eingebunden. Es können aber auch motorisierte Tische dritter Anbieter angesteuert werden.

Da spezifische Anwendungen häufig auch die Entwicklung spezifischer Software-Lösungen erfordern, hat Nikon Instruments die automatische Bildanalyse-Software CL-Quant entwickelt, die Programme umfasst, mit denen die Lebensfähigkeit von Stammzellen anhand der markierungsfreien Phasenanalyse und der Fluoreszenzanalyse analysiert werden kann. Die Software wurde speziell für den Einsatz in Verbindung mit der neu entwickelten Biostation CT entwickelt und bietet vorkonfigurierte Programmabläufe für Standardanalysen. Darüber hinaus verfügt sie über eine lernfähige Bedienoberfläche für die Erstellung von Analysen und die Stapelverarbeitung großer Datenmengen von Zeitrafferaufnahmen. Die Biostation CT ist ein automatisches System für die Zellkultivierung und -beobachtung. Sie wurde entwickelt, um die Zellen während der Erstellung von Zeitrafferaufnahmen in ihrer Kulturumgebung zu belassen.

Erweiterte Möglichkeiten für die Oberflächenanalyse

Insbesondere in industriellen Bereichen stellt die moderne Mikroskopie eine wichtige Methode zur Oberflächen- und Materialanalyse dar. Die jüngste Software-Entwicklung speziell für diesen Anwendungsbereich von Carl Zeiss heißt Confomap und ist eine Software zur Darstellung und Analyse von Oberflächen für konfokale Mikroskope und in der topographischen Forschung verwendete Lichtmikroskope. Anhand geometrischer Untersuchungen lassen sich Entfernungen, Winkel, Flächen, Volumina und Stufenhöhen von 2D-Profilen und 3D-Oberflächen berechnen. Untersuchungen hinsichtlich Funktionalität, einschließlich der Profiltraganteilkurve und der Höhenverteilung, erleichtern die Beurteilung der Auswirkung von Reibung und Verschleiß technischer Oberflächen. Rauheit und Welligkeit einer Oberfläche werden unter Anwendung der neuesten Filtertechniken nach ISO 16610 getrennt und 3D-Oberflächenstrukturparameter gemäß dem Standard von ISO 25178 berechnet. Während des Arbeitens mit Confomap wird direkt ein visueller Bericht der Oberflächenanalyse erstellt. Jeder Analyseschritt wird in einem Workflow aufgezeichnet, damit die metrologische Rückverfolgbarkeit vollständig gewährleistet ist.

Auch Leica bietet für seine Industriemikroskope eine neue Oberflächendarstellungs- und Metrologie-Software an. Die Leica Map mit der Leica Application Suite (LAS) erlaubt ebenfalls das Erstellen visuell nachverfolgbarer Berichte und ist in drei Ausführungen verfügbar. Die Basis-Software Leica Map Start wird zusammen mit LAS-Montage verwendet. In dieser Software kann die Oberflächen-Topografie aus allen Winkeln in Echtzeit dargestellt werden. Die Möglichkeit, Farb- und Intensitäts-Bilder übereinander zu legen, erleichtert das Auffinden von Oberflächenmerkmalen und -fehlern. Auch hier lassen sich Abstände, Winkel und Stufenhöhen messen. Höhenparameter und Funktionsparameter werden gemäß der neuesten Norm ISO 25178 über flächenmäßige Oberflächenbeschaffenheit berechnet. Die Software ist speziell auf das Mikroskop Leica DCM 3D mit Dual-Core-Technologie ausgerichtet und bietet ebenfalls Filtertechniken nach ISO 16610. n

* *Dr. I. Ottleben: Redaktion LABORPRAXIS, E-Mail: ilka.ottleben@vogel.de

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