Neue markerfreie Technik verschafft Einblicke in lebende Zellen

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Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)

Jenseits der Schatten

Die Marker-freie Phasen-Nanoskopie (MPN) ermöglicht es nun erstmals, die Aktivität im Inneren einer lebenden Zelle in 3D zu sehen. Dabei verwendet MPN nichts weiter als ungefährliches Licht und ermöglicht die Langzeitbeobachtung lebender Zellen. Die Technik kombiniert traditionelle Holographie (s. LP-Tipp-Kasten) mit einem neuen Abtastvorgang und anschließender digitaler Verarbeitung (s. Abb. 2). Die Probe wird von einem Laserstrahl rotationssymmetrisch abgetastet und dadurch aus jedem beliebigen Blickwinkel beleuchtet. Der sequentielle Vorgang benötigt nur wenige Sekunden, um eine große Anzahl holographischer Bilder mit einer CCD-Kamera aufzunehmen. In der anschließenden Datenverarbeitung wird die Zelle digital zusammengesetzt und das Bild von Rauschen befreit.

Dabei kann die Ortsauflösung auf weniger als 100 nm verbessert und das Rauschen um mindestens eine Größenordnung verringert werden. Im Ergebnis kann die gemessene Probe virtuell in Schnitte zerlegt werden, um den Aufbau der Zelle sichtbar zu machen.

Diese tomographische Rekonstruktion der Zelle ist ein Hauptmerkmal der Marker-freien Phasen-Nanoskopie. Sie lässt gewisse Parallelen zu Platos Erkenntnislehre zu. In seinem gleichnamigen Höhlengleichnis sind Menschen nicht in der Lage, Objekte in ihrer tatsächlichen dreidimensionalen Form zu sehen, sondern müssen sich darauf beschränken, sie nach Schatten (die auf eine Höhlenwand projiziert werden) zu identifizieren.

Eine vergleichbare Situation besteht für viele bisherigen Mikroskopiemethoden, die Zellen als zweidimensionale oder topographische Objekte abbilden. Im Grunde ist nur der Schatten und nicht die Zelle selbst zu sehen.

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