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16.01.2013

Neues Fluoreszenzmikroskop für Zelluntersuchungen im Nanometerbereich


Um zu verstehen, was im Inneren einer Zelle vor sich geht, brauchen Wissenschaftler leistungsstarke Lichtmikroskope, die ihnen Einblicke in den Mikrokosmos bieten. Konnten diese Mikroskope lange Zeit nur Strukturen sichtbar machen, die größer als 200 Nanometer waren, ist eine neue Generation dieser Geräte in der Lage, Details in einer Zelle zu zeigen, die bis zu 10 Nanometer klein sind. Wissenschaftler um Jens Rettig, Professor für zelluläre Neurophysiologie an der Universität des Saarlandes, haben eines dieser neuen Superresolution-Mikroskope der Firma Carl Zeiss Microscopy GmbH getestet. Sie zählen damit zu insgesamt fünf Forscher-Teams weltweit, die das Gerät vorab nutzen durften.
"Um Zellen zu erforschen, kann man auf das Mikroskopieren nicht verzichten", weiß Jens Rettig, Professor für zelluläre Neurophysiologie an der Saar-Universität. "Wenn man Details einer Zelle, zum Beispiel Zellorganellen wie die Mitochondrien, gut erkennen will, ist die Auflösung eines Mikroskops von entscheidender Bedeutung." Mit der Auflösung ist die Fähigkeit gemeint, zwei Strukturen deutlich getrennt voneinander darzustellen. "Dieser Technik sind allerdings Grenzen gesetzt. Zwei Strukturen können nur dann deutlich aufgelöst werden, wenn sie mehr als 200 Nanometer auseinander liegen", erläutert der Homburger Professor weiter. "Dies ist der 5000. Teil eines Millimeters und mag sehr klein erscheinen. Viele Bestandteile in einer Zelle, die für unsere Arbeit wichtig sind, sind aber noch wesentlich kleiner als diese Distanz."

Die Homburger Physiologen konnten in Kooperation mit der Carl Zeiss Microscopy GmbH das neue Superresolution-Mikroskop ELYRA in der Entwicklungsphase testen. Das Gerät zählt zu einer neuen Fluoreszenzmikroskop-Generation und kann Details im Inneren einer Zelle sichtbar machen, die nur 10 Nanometer groß sind. "Das ist in diesem Bereich ein großer Fortschritt", kommentiert Jens Rettig die technische Entwicklung. Im Gegensatz zu Elektronenmikroskopen, die eine noch höhere Auflösung besitzen, können die Forscher mit dem neuen Gerät auch lebende Zellen untersuchen. Die Forscher der Saar-Uni zählen weltweit zu insgesamt fünf Teams, die mit dem Mikroskop vor der Markteinführung gearbeitet haben. "Wir haben das Mikroskop in unserem Laboralltag auf Stärken und Schwächen hin untersucht", erläutert Rettig. Auf diese Weise haben die Wissenschaftler dazu beigetragen, das Gerät zu optimieren. Zur Markteinführung haben die Homburger Physiologen den Prototypen gegen das verbesserte Serienmodell eingetauscht. In der Zwischenzeit haben sie sogar ein weiteres Superresolution-Mikroskop eingeworben. Die Kosten in Höhe von 900.000 Euro hierfür haben sich die Saar-Universität, das Land und die Deutsche Forschungsgemeinschaft geteilt. Die Forscher sind somit die Einzigen in der Region, die mit zwei dieser neuen Geräte arbeiten können.

Rettig und sein Team erforschen die Kommunikation der Nervenzellen untereinander. Sie interessieren sich insbesondere für die molekularen Prozesse, die am synaptischen Spalt auftreten - dort wo eine Nervenzelle Neurotransmitter ausschüttet, um die Nachbarzelle zu aktivieren und so den Reiz weiterzuleiten. Die neuen Mikroskope können ihnen dabei helfen, neuronale Prozesse des Gehirns besser zu verstehen. Zudem möchten die Physiologen neue Erkenntnisse darüber gewinnen, wie Immunzellen Infektionen bekämpfen.

Quelle: idw/Universität des Saarlandes




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