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... automatisiert

Für diese Applikationen hat das fzmb ein kompaktes, vollintegriertes Fluoreszenzmikroskop – den Epifluorescence Microimager
(EMI-I) – entwickelt, das auch wenig geübten Anwendern den Zugang zu fluoreszenzbasierten Bildanalysen ermöglicht. Das Gerät beherbergt auf 30 cm x 45 cm Standfläche eine hochwertige Mikroskop-Optik mit Kamera, Lichtquellen, Filtersätzen, motorisiertem Kreuztisch und Autofokus sowie einen PC zur Bildauswertung. Durch die geschlossene Bauform sind die Optik und die Probe vor Umwelteinflüssen wie Staub und Licht geschützt, sodass hochempfindliche Fluoreszenzmessungen in normal beleuchteten Laboren oder Büros möglich sind.

Alle Funktionen werden komfortabel per Touchscreen gesteuert und lassen sich durch frei definierbare Skripte automatisieren. Dadurch gelingen auch Anwendern ohne Mikroskopie-Erfahrung hochwertige Mikrofotografien und Routineaufgaben werden automatisch abgearbeitet. Die technische Besonderheit des Gerätes verbirgt sich in der vom fzmb patentierten Fokussiermechanik. Durch eine geschickte mechanische Übersetzung erreicht der Autofokus mit einem preisgünstigen Stellmotor eine Auflösung, die sonst nur von teuren Piezoantrieben erreicht wird.

Bildergalerie

Mit 10x bis 40x Mikroskop-Objektiven ausrüstbar, lassen sich Gesamtvergrößerungen von 150x bis 4000x bei einer Auflösung von bis zu 0,4 μm darstellen. Alle üblichen Fluoreszenzanregungen zwischen 380 nm und 620 nm können ausgerüstet werden.

Fazit und Ausblick

Auf diesen Komponenten aufbauend, wurden bisher Anwendungen der klinischen Diagnostik (Autoimmunerkrankungen und Infektionsserologie), der Lebensmittelsicherheit (Legionellen-Nachweis in Trinkwasser) und Zytometrie (Qualitätskontrolle dendritischer Zellen) mit diesem System implementiert.

Für den Nachweis von Antikörpern gegen Bakterien und Autoantigene werden mit Bakterien oder HEp-2-Zellen beschichtete und gefärbte Objektträger automatisiert mikroskopisch erfasst und durch Bildanalyse mit Mustererkennung ausgewertet.

Für die Detektion von Lebensmittelkontaminanten werden Bakterien aus einem großen Probenvolumen spezifisch gefangen, gefärbt und automatisiert mikroskopisch gezählt. Durch diese Anreicherung werden auch geringfügige Keimzahlen quantitativ nachweisbar.

Für die Qualitätskontrolle von dendritischen Zellen zur therapeutischen Anwendung werden die Zellen aus Kulturmedium abgeschieden, gefärbt und mikroskopiert. Durch Bildanalyse wird die Expression von Oberflächenmarkern beurteilt.

Diese Untersuchungen können mit geringen absoluten Zellzahlen und weitgehend unabhängig von der Konzentration der zu untersuchenden Zellen stattfinden. Dadurch ist es möglich, mit einer Methode wertvolle Zellen aus kleinen Probenvolumina und verdünnte Zellen in großen Probenvolumina mikroskopisch zu analysieren. So können mit geringem Geräteaufwand sowohl komplexe mikroskopische Untersuchungen einzelner Zellen als auch die statistische Erfassung reichlich vorhandener Zellen betrieben werden.

Darauf aufbauend sollen in Zukunft Applikationen zum Nachweis seltener Zellen, wie zirkulierender Tumorzellen, fötaler Zellen, Stammzellen und zur Einzelzellanalyse entwickelt werden.

Bisher ist zur Charakterisierung von Einzelzellen aus Zellsuspensionen eine aufwändige Probenvorbereitung zur Isolierung der Zielzellen aus Vollblut oder Zellgemischen notwendig. Diese kann mit der hier beschriebenen Methode deutlich einfacher bewältigt werden, da die Zellanreicherung in die Analyse-Prozedur integriert werden kann. Für diagnostische Fragestellungen ist damit eine erhebliche Zeit- und Materialeinsparung realisierbar.

Mit der vorgestellten Technik können unter erheblich geringerem technischem Aufwand und Zellverbrauch im Vergleich zur Durchflusszytometrie vergleichbare Resultate erzielt werden.

* Dr. I.-G. Richter, K. Müller-Zahm, D. Fahlbusch, S. Henze: fzmb GmbH – Forschungszentrum für Medizintechnik und Biotechnologie, 99947 Bad Langensalza

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