Panorama

Deutscher Zukunftspreis für zellschonendes Fluoreszenzmikroskop

27.10.2022 - Neue Methode erlaubt es, Vorgänge in Zellen besser zu verfolgen.

Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier hat gestern Abend in Berlin die Forscher des Jenaer Unternehmens Carl Zeiss Microscopy Thomas Kalkbrenner, Jörg Siebenmorgen und Ralf Wolleschensky mit dem 26. Deutschen Zukunfts­preis ausgezeichnet. Die Preisträger haben – auch unterstützt mit Förder­mitteln des Bundes – ein neuartiges Mikroskop zur schonenden 3-D-Abbildung lebender Zellen entwickelt, das es ermöglicht, die Grundlagen des Lebens weiter intensiv zu erforschen.

Mit hochauflösender Fluoreszenz­mikroskopie lassen sich lebende Objekte untersuchen, ohne diese dabei durch das Licht zu beeinträchtigen. Dazu bauten die Forscher die Lichtblatt-Mikroskopie aus und verbanden diese mit weiteren optischen Elementen. Zudem schufen sie einen Weg, um das komplexe System einfach zu handhaben, und ermöglichten den breiten Einsatz von gängigen Proben­trägern. Das eröffnet neue Möglichkeiten, um Vorgänge in Zellen zu verfolgen und besser zu verstehen – in der Grundlagen­forschung und bei der Suche nach neuen Diagnose­verfahren oder Wirkstoffen gegen viele Erkrankungen.

Forschende untersuchen mit dem neuen Mikroskop beispielsweise, wie die Zellen auf bestimmte Wirkstoffe reagieren oder was geschieht, wenn Viren oder Bakterien in Zellen eindringen. Das Problem, mit dem Wissenschaftler bei der Untersuchung lebender Zellen mit Fluoreszenz­mikroskopen bisher konfrontiert waren, liegt in der sehr hohen Intensität der verwendeten Laserstrahlung. Diese intensive Beleuchtung kann lebende Zellen nachhaltig schädigen. Eine entscheidende Verringerung dieser Photo­schädigung wird durch die Lichtblatt-Mikroskopie erreicht: Anders als bei allen anderen Mikro­skopen wird dabei die Laserstrahlung – in Form eines Lichtblattes – nur in den Bereich der Probe eingebracht, der sich im Fokus des Objektivs befindet. Hierfür musste das Team den Laser auf besondere Art und Weise bändigen und die Objektive völlig neu anordnen, da Zellen auf Deckgläsern in Kulturgefäßen wie Petrischalen und Multiwell­platten wachsen. Sie entwickelten eine völlig neuartige Mikroskop-Optik, mit der man schräg von unten durch die Probengefäße auf die darin befindliche Zelle schauen kann, ohne dass es zu Bildfehlern kommt. 

Der Bundespräsident würdigt mit dem Deutschen Zukunftspreis herausragende Forschungs- und Entwicklungs­projekte. Wesentlich für die Entscheidung der Jury sind der wissenschaftlich-technische Innovations­grad sowie das Potenzial, diese Leistung in zukunfts­fähige Arbeitsplätze umzusetzen. Der Preis ist mit 250.000 Euro dotiert.

DZP / Zeiss / BMBF / JOL

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Werkzeuge für die multiphysikalische Optiksimulation

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