Technologie

3D-Laserscan des Auges

16.11.2022 - Neues Mikroskopieverfahren macht Zellstrukturen schneller sichtbar.

Forscher um Oliver Stachs, Leiter der AG Experimentelle Augenheil­kunde der Universitäts­medizin Rostock, und Heinrich Stolz von der Universität Rostock haben ein drei­dimensionales laserbasiertes Mikroskopie­verfahren entwickelt, mit dem sich Zellstrukturen des Auges um Größen­ordnungen perspektivisch schneller darstellen lassen. Das fächer­übergreifende Team, das wissenschaftliche Expertise aus der Medizin, der Biologie und der Physik einbringt, setzt sich aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Inter­disziplinären Fakultät, des Rostocker Institutes für Physik sowie der Universitäts­medizin Rostock zusammen. Mit dem zum Patent angemeldeten Verfahren der Biophotonik können neuartige Mikroskopie-Methoden zunächst an Zell- und Tiermodellen erprobt und im Anschluss in die klinisch-experi­mentelle Anwendung überführt werden. 

Das herkömm­liche Verfahren zur Untersuchung von Zellen der Hornhaut im Auge wurde bereits vor zwanzig Jahren in Rostock von Joachim Stave entwickelt. Inzwischen klinisch etabliert ist es jedoch vergleichs­weise langsam, so dass aufwendige Bild­korrekturen der mikroskopischen Aufnahmen notwendig seien, so Karsten Sperlich, der an der Augenklinik der Rostocker Universitätsmedizin tätig ist. Die Patentidee erlaubt dank einer intelligenten Scan­technologie Gewebe­schichten in höchster Auflösung in Bruchteilen einer Sekunde abzubilden.

Die neue Methode nutzt bewusst erzeugte Farbfehler einer speziell entworfenen Optik in Verbindung mit einem Laser, der seine Wellenlänge periodisch ändert, um die Fokustiefe beim Mikro­skopieren zu verändern. Im Gegensatz zum konven­tionellen Laser­scanning-Mikroskop kann nun vollständig auf langsame mechanische Verschiebe­elemente zur Fokus­positionierung verzichtet werden. Die neue Technik ist dadurch so schnell, dass sie erstmals die Aufnahme eines Volumenausschnitts der Hornhaut des Auges mit voller Tiefenausdehnung in etwas weniger als einer Sekunde ermöglicht. 

Diese neue Methode erlaubt auch eine besonders schnelle Darstellung optischer Schnitte durch die Hornhaut. So können Zell­strukturen im Auge, insbesondere von Epithelz­ellen und Nerven, erstmals ohne Bewegungs­artefakte in Echtzeit dargestellt werden. Die Patentanmeldung legt damit die Grundlagen für eine hochauflösende quantitative Mikroskopie der Hornhaut, die großes Potenzial für eine verbesserte Diagnostik von Oberflächen­erkrankungen des Auges besitzt. Eine Translation der Technologie beispielsweise in andere medizinische Fachgebiete wie der Derma­tologie oder Gynäkologie erscheint möglich. 

Der Patentantrag für das neue Verfahren wurde durch die Universität Rostock mit den Erfindern Karsten Sperlich und Sebastian Bohn sowie Heinrich Stolz, Rudolf F. Guthoff und Oliver Stachs gestellt. „Die Arbeit mit dem Titel „Chromatisches Swept-Source Laser­scanning für eine konfokale 3D-Spaltlampen­mikroskopie der Kornea“ besitzt großes Potenzial und zeigt einmal mehr, dass in Mecklenburg-Vorpommern Spitzen­forschung betrieben wird, die auch über Landes­grenzen hinaus Anerkennung findet“, sagt Lars Worm, Patent­ingenieur für die Universität Rostock Service Gesellschaft.

U. Rostock / JOL

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