Eine zentrale Herausforderung moderner Mikroskopie besteht darin, dass viele Verfahren zwar extrem detailreiche Bilder einzelner Ebenen liefern, dreidimensionale Strukturen jedoch nur eingeschr\u00e4nkt erfassen k\u00f6nnen. F\u00fcr pr\u00e4zise 3D-Rekonstruktionen m\u00fcssen Proben daher aus unterschiedlichen Perspektiven aufgenommen werden. Gerade bei empfindlichen biologischen Materialien wie Tumorzellen, Organellen oder Embryonalstrukturen ist das Drehen der Probe jedoch technisch schwierig: Mechanische Verfahren mit Mikropipetten, Nadeln oder Greifern k\u00f6nnen die Objekte besch\u00e4digen oder Messergebnisse verf\u00e4lschen.<\/p>\n
Kontaktfreie Beobachtung und Analyse<\/p>\n
Die Arbeitsgruppe um Moritz Kreysing und Fan Nan am KIT setzt deshalb auf einen indirekten Ansatz. Mithilfe eines Lasers wird die Fl\u00fcssigkeit, in der sich die Probe befindet, lokal minimal erw\u00e4rmt. Dadurch entstehen mikroskopisch kleine Str\u00f6mungen, die freischwebende Objekte sanft bewegen und ausrichten k\u00f6nnen \u2013 ohne direkten Kontakt zur Probe.<\/p>\n
\u201eWir manipulieren die Probe nicht direkt\u201c, erkl\u00e4rt Nan. \u201eStattdessen steuern wir die Bewegung der umgebenden Fl\u00fcssigkeit so, dass sich das Objekt von selbst ausrichtet.\u201c Bekannt waren laserinduzierte Str\u00f6mungen bislang vor allem f\u00fcr Bewegungen in einer Ebene. Die KIT-Forscher konnten nun erstmals kontrollierte Rotationen au\u00dferhalb dieser Ebene erzeugen. Dazu tastet der Laser das Medium schnell in spiralf\u00f6rmigen Mustern ab und erzeugt dadurch schraubenf\u00f6rmige Str\u00f6mungen, die die Objekte rotieren lassen.<\/p>\n
F\u00fcr die Mikroskopie bedeutet dies einen bedeutenden Fortschritt: Zellen und andere biologische Strukturen lassen sich aus mehreren Perspektiven aufnehmen, ohne dass mechanische Eingriffe die Probe beeinflussen. Das verbessert die Qualit\u00e4t dreidimensionaler Bilddaten und k\u00f6nnte insbesondere in der Krebsforschung, Zellbiologie und personalisierten Medizin relevant werden. \u201eWenn sich Proben genauer ausrichten lassen, sehen wir mehr Details\u201c, so Kreysing. \u201eDas ist eine zentrale Voraussetzung, um biologische Strukturen und Prozesse besser zu verstehen.\u201c<\/p>\n
Zellbehandlung ohne Kontakt auch bei Fraunhofer ein Thema<\/p>\n
Einen anderen Ansatz verfolgen bereits seit einigen Jahren Forscher des Fraunhofer-Institute f\u00fcr Produktionstechnologie IPT und\u00a0f\u00fcr Lasertechnik ILT mit ihrem sogenannten Liftoscope, einem Mikroskopsystem zur automatisierten Herstellung und Auswahl von Zellkulturen.<\/p>\n
Beide Technologien verbindet ein gemeinsames Ziel: empfindliche biologische Proben ohne mechanischen Kontakt zu manipulieren, um Zellsch\u00e4den zu vermeiden und die Qualit\u00e4t wissenschaftlicher oder medizinischer Ergebnisse zu verbessern. Auch setzen beide auf Laser als zentrales Werkzeug. Dennoch unterscheiden sich die Ans\u00e4tze grundlegend in Funktion und Anwendung. W\u00e4hrend das KIT-Verfahren auf die Analyse einzelner Proben abzielt, steht beim Fraunhofer-System die automatisierte Verarbeitung und Selektion lebender Zellkulturen im Vordergrund.<\/p>\n
Die Karlsruher Forscher nutzen fein gesteuerte Temperaturgradienten in einer Fl\u00fcssigkeit, um freischwebende Objekte sanft in alle drei Raumrichtungen zu drehen. Das Aachener \u201eLiftoscope\u201c arbeitet dagegen mit dem sogenannten laserinduzierten Vorw\u00e4rtstransfer (LIFT). Hier dient der Laser nicht zur Bewegung \u00fcber Fl\u00fcssigkeitsstr\u00f6mungen, sondern erzeugt einen gezielten Energieimpuls unter einer Zellkultur, die in einem Hydrogel w\u00e4chst. Durch die kurzzeitige Ausdehnung des Gels werden ausgew\u00e4hlte Zellen auf einen neuen Tr\u00e4ger \u00fcbertragen \u2013 kontaktfrei, aber aktiv versetzt. Kombiniert mit automatisierter Bildanalyse k\u00f6nnen geeignete Zellkolonien identifiziert<\/a>, isoliert und weiter kultiviert werden. Die Zelltrennung, die f\u00fcr den Bereich der Zelltherapie von entscheidender Bedeutung ist, kann damit automatisiert und ihre Qualit\u00e4t kontrolliert werden.<\/p>\n Automatisierung und Hochdurchsatz<\/p>\n \u00dcber die medizinische Forschung hinaus sehen auch die KIT-Wissenschaftler Potenzial f\u00fcr Anwendungen, die mit der Automatisierung zu einem gr\u00f6\u00dferen Probendurchsatz f\u00fchren, und damit f\u00fcr Schnittmengen des Ansatzes hin zur Mikrorobotik oder den pr\u00e4zisen Fertigungsprozessen im Kleinstma\u00dfstab. Ver\u00f6ffentlicht wurden die Ergebnisse des KIT in der Fachzeitschrift Light: Science & Applications. (Fan Nan, Weida Liao, Adri\u00e1n Puerta, Josephine Spiegelberg, Elena Erben, Ralf Mikut, Stephan Allgeier, Martin Wegener, Eric Lauga & Moritz Kreysing: Helical opto-thermoviscous flows drive out-of-plane rotation and particle spinning in a highly viscous micro-environment. Light Sci Appl, 2026. DOI 10.1038\/s41377-026-02303-8<\/a>.)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Eine zentrale Herausforderung moderner Mikroskopie besteht darin, dass viele Verfahren zwar extrem detailreiche Bilder einzelner Ebenen liefern, dreidimensionale…\n","protected":false},"author":2,"featured_media":168847,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":"","_share_on_mastodon":"0"},"categories":[20],"tags":[17440,46,42,31522,52857,124,123,11853,28890,48785,1029,44,52858,52859,7385,12565,27728,26328],"class_list":["post-168846","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","category-gesundheit","tag-aachen","tag-at","tag-austria","tag-automatisierung","tag-fraunhofer-gesellschaft-fhg","tag-gesundheit","tag-health","tag-karlsruhe","tag-kit","tag-laser","tag-leipzig","tag-oesterreich","tag-qualitaetskontrolle","tag-sortierung","tag-stammzellen","tag-zellen","tag-zellforschung","tag-zelltherapie"],"share_on_mastodon":{"url":"https:\/\/pubeurope.com\/@at\/116606011168664570","error":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/168846","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=168846"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/168846\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/media\/168847"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=168846"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=168846"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=168846"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}