Forschungsteam um den Freiburger Professor Alexander Rohrbach
Der Laser rotiert 100 Mal pro Sekunde in verschiedenen Winkeln um das zu untersuchende Objekt. Alle zehn ms wird ein ultrahochauflösendes Bild basierend auf Streulicht erzeugt.
Quelle: Rohrbach, Universität Freiburg
„Wir nutzen mehrere physikalische Phänomene,aus dem Alltag bekannt, sagt Rohrbach. „Zunächst die Tatsache, dass kleine Objekte wie Moleküle, Viren oder Zellstrukturen blaues Licht am stärksten streuen.“
Diese Besonderheit winziger Objekte, wie bereits erwähntWissenschaftlern ist es am Beispiel des Himmels leicht zu zeigen. Luftmoleküle streuen den blauen Teil des Sonnenspektrums am stärksten, weshalb uns der Tageshimmel blau erscheint. Im Rahmen der Mikroskopie streuen kleine Objekte, so die Autoren der Entwicklung, etwa zehnmal mehr blaue Lichtteilchen als rote Lichtteilchen und lenken sie in die Kamera.
Das zweite Feature, ebenfalls entlehnt vonIn der realen Welt ist der Neigungswinkel, mit dem der Strahl auf das Untersuchungsobjekt gerichtet wird, sehr gering geworden. Die Forscher sagen, dass Bilder von Partikeln klarer werden, wenn der Laserstrahl zur Objektebene geneigt wird, genauso wie Fingerabdrücke auf einem Glas besser sichtbar sind, wenn man sie in einem Winkel zum Licht betrachtet.
Zusätzlich beleuchten die Wissenschaftler das Objekt mit einem schrägen Laserstrahl sequentiell von allen Seiten, um mögliche Verzerrungen und Artefakte zu vermeiden.
ROCS verwendet blaues, kollimiertes Laserlicht, das rotiertunter schrägen Winkeln, um Bilder innerhalb von 10 ms zu erzeugen. So bildet rückgestreutes Laserlicht innerhalb von 10 ms ein superaufgelöstes Bild auf einer Kamera, indem einfach zusammenhängende Bilder addiert werden (linker Filmteil). Rechts: Bildaufbau mit 700-facher Zeitlupe pic.twitter.com/JBcfBLfSec
– Alexander Rohrbach (@AlexRohrbach09) 3. Januar 2022
Links - Einzelbilder, rechts - das Gesamtbild.
Forscher demonstrieren ArbeitMikroskop an verschiedenen Zellsystemen. Wissenschaftler konnten beispielsweise filmen, wie stimulierte Mastzellen in wenigen Millisekunden kleine Poren öffnen, um mit unerklärlich hoher Kraft und Geschwindigkeit kugelförmige Kügelchen zu verschießen. Das Granulat enthält den Botenstoff Histamin, der später zu allergischen Reaktionen führen kann.
In anderen Experimenten konnten Wissenschaftler beobachtenViele tausend Bilder zeigen, wie Filopodien – die langen, fadenförmigen „Finger“ von Makrophagen – ihre Umgebung in einer komplexen, zitternden Bewegung nach Beute absuchen und wie sich ihr Zytoskelett mit bisher unbekannter Geschwindigkeit verändern kann.
Erstaunlich, wie schnell virusähnliche (100 nm, n=1,4) Partikel sind, wie sie versuchen, den besten Bindungspunkt an den Zellen zu finden (100 Hz ROCS-Mikroskopie, 5x Slomo) pic.twitter.com/04yGMyWSkQ
– Alexander Rohrbach (@AlexRohrbach09) 2. Januar 2022
Virusähnliche Partikel versuchen, in die Zelle einzudringen
„Unser Hauptziel war nicht, schöne Bilder oder Filme mit unerwartet hoher Zelldynamik zu erstellen – wir wollten neue biologische Erkenntnisse gewinnen“, sagt Rohrbach.
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