Forscher der Universität Bielefeld, des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) und der Universität Jena haben eine neue Technik entwickelt, um Vorgänge in Zellen live zu beobachten. Den in "Nature Communications" publizierten Ergebnissen nach haben die Forscher die Technik der superauflösenden strukturierten Beleuchtungsmikroskopie (SR-SIM) weiter verbessert.
Bei dem fluoreszenzmikroskopischen Verfahren SR-SIM werden Objekte über ein spezielles Muster mit Laserlicht bestrahlt. Es regt besondere, fluoreszierende Moleküle in der Probe an, sodass sie Licht in einer anderen Wellenlänge wieder abgeben. Die mikroskopische Aufnahme zeigt dann dieses abgestrahlte Licht. Es wird zunächst in mehreren Einzelbildern aufgenommen und dann als hochaufgelöstes Bild auf einem Computer rekonstruiert.
Indem Team für das neue Mikroskop Parallelrechner-Verfahren auf modernen Grafikkarten einsetzt, konnte es die Bildrekonstruktion deutlich beschleunigen. Eine minimale Verzögerung von 250 Millisekunden ist den Wissenschaftlern nach für das menschliche Auge fast nicht wahrnehmbar. Auch die Rohdaten lassen sich mit dem neu erforschten Mikroskop schneller erzeugen. "Das macht es möglich, Proben schnell zu vermessen und bereits während eines Experiments Versuchsbedingungen sofort anzupassen, anstatt diese erst im Nachhinein auswerten zu können", erklärt Rainer Heintzmann vom Leibniz-IPHT den Nutzen.
Das Verfahren wurde an biologischen Zellen getestet und die Bewegungen von Mitochondrien aufgezeichnet, den etwa einen Mikrometer kleinen Energiezentren der Zellen. "Wir konnten ungefähr 60 Einzelbilder pro Sekunde erzeugen - das ist eine höhere Bildfrequenz als bei Kinofilmen. Zwischen Messung und Bild liegen weniger als 250 Millisekunden, daher erlaubt die Technik Echtzeitaufnahmen", ergänzt Andreas Markwirth von der Universität Bielefeld. So liessen sich Virenpartikeln auf ihrem Weg durch die Zelle untersuchen.
