Biologische Proben in 3D
Mit einem neuen Lichtblattmikroskop lassen sich lebende Organismen dreidimensional über lange Zeit untersuchen.
Das Lichtblattfluoreszenz-Mikroskopsystem der Firma Zeiss bietet Forschern die Möglichkeit, dynamische Prozesse in großen, lebenden Organismen zu untersuchen. Gegenüber bisherigen fluoreszenzmikroskopischen Verfahren, wie beispielsweise der Konfokalmikroskopie, zeichnet sich dieses System durch eine deutlich geringere Lichtbelastung der Proben aus, was neue Möglichkeiten für eine schonende Langzeituntersuchung lebender Organismen in 3D eröffnet.
Abb.: Lichtblattmikroskop Lightsheet Z.1 von Carl Zeiss Microscopy (Bild: Zeiss)
Die Lichblattfluoreszenzmikroskopie erlaubt es, nur das relevante Volumen und nicht die gesamte Probe für ein Schnittbild des fluoreszenzmarkierten Gewebes durch einen sehr dünnen, aufgefächerten Laserstrahl zu beleuchten. Dieser regt den Fluoreszenzfarbstoff ausschließlich lokal zur Lichtemission an. Eine senkrecht auf das Lichtblatt gerichtete Abbildungsoptik mit nachgeschalteter Kamera zeichnet das emittierte Licht effizient auf. So lassen sich Proben unter natürlichen, physiologischen Bedingungen aufnehmen und die Entwicklung ganzer Organismen über Tage hinweg dreidimensional verfolgen.
Abb.: MEMS-Scanner Plattform mit einer Spiegelplatte von 1,2 mm Durchmesser. (Bild: Fh.-IPMS)
Um die Abbildungsqualität zu perfektionieren und unerwünschte Artefakte wie Schattenwurf zu eliminieren, kommt ein vom Fraunhofer Fraunhofer Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS entwickelter, resonant betriebener Microscanner zum Einsatz. Der MEMS-Scanner (MEMS steht für micro-electro-mechanical system) mit einer Spiegelplatte von 1,2 Millimeter Durchmesser und einer dynamisch an die gewünschte Objektvergrößerung anpassbaren mechanischen Scanamplitude im Bereich von 0,9 bis 6 Grad wird nahe seiner mechanischen Resonanz bei 23 Kilohertz betrieben. Abhängig von der Position der Spiegelplatte ändert sich der Winkel des Lichtblatts relativ zur Probe innerhalb der Beleuchtungsebene und dementsprechend die Richtung des Schattenschlags.
Vorteile des MEMS-Scanners gegenüber konventionellen resonant betriebenen Galvanometerscannern sind seine geringere Größe, eine stabile Schwingungsform und absolute Geräuschfreiheit. Das Scanmodul und die Ansteuerelektronik wurden ausgehend von der modularen LDC (Laser Deflection Cube)-Plattform des Fraunhofer IPMS an die Erfordernisse des Mikroskopiesystems angepasst.
Fh.-IPMS / AH
