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Mikro-Axial-Tomographie

Kontakt: Prof. Dr. Michael Hausmann, Dipl. Ing. Heinz Eipel

Experimenteller Prototyp

Der automatisierte Micro-Axial-Tomograph macht es möglich, auf einer Glasfaser aufgebrachte Zellen aus verschiedenen Richtungen zu beobachten. Die Fasern sind mit einem Polymer beschichtet, das eine sehr hohe positive Ladungs- dichte hat und somit als eine Art Kleber für die Zellen dient.

 Der Micro-Axial-Tomograph dreht die Glasfasern mit Hilfe eines sehr kleinen elektrischen Schrittmotors (siehe Pfeil). Der Grundriss des Tomographen ist genauso groß wie der eines Standardobjektträgers. Damit wird gewährleistet, dass er auf fast jedem Mikroskop verwendet werden kann.

Für die Aufbringung von Zellen oder Zellkernen auf die Glasfaser wurde eigens eine Präparationsvorrichtung entwickelt, mit der die Fasern genau in der Mitte von Glaskapillaren gehalten werden, in die die Zellsuspension mit einer 50 µl- Pipette eingefüllt werden kann. Die Zellen oder Zellkerne kleben dann an der Faser fest. 

Die Faser wird in ein Medium mit geeignetem Brechungsindex, wie zum Beispiel Glyzerin, eingebettet. V-förmige Vertiefungen an beiden Enden halten die Faser in einer geraden Linie. Weitere Projekte sind die Kombination der Mikroaxialtomographie mit SPDM, um eine räumliche (3D) optische Auflösung im 10nm-Bereich zu erreichen. 

 

Grundlagen

Mit dem Micro-Axial-Tomographen ist es möglich, Zellen aus verschiedenen Blickwinkeln zu beobachten, indem man die Glasfaser unter dem Weitfeld-Mikroskop dreht.
 

Dabei kann man zweifelsfrei feststellen, ob zum Beispiel zwei mit Fluorescence-In-Situ-Hybridisation markierte Genregionen zufälligerweise übereinanderliegen und daher als ein einzelner Punkt erscheinen oder ob sie sich in einer gewissen Entfernung voneinander befinden.
Die räumliche Auflösung eines Mikroskops ist anisotrop. Aus diesem Grund ist axiale Auflösung selbst im konfokalen Laser-Scanning-Mikroskop um den Faktor 2-3 schlechter als in lateraler Richtung.

Eine beachtliche Steigerung der Auflösung läßt sich durch eine 3D- Bildrekonstruktion erreichen. Dazu braucht man Aufnahmen aus mindestens drei verschiedenen Winkeln, die sich in einem Bereich von insgesamt 120° befinden. Auf diese Weise kann zum Beispiel der Abstand zwischen zwei fluoreszierenden Markierungen wesentlich genauer gemessen werden. 

Eine Beispielaufnahme
Hier ist ein Video von 200-nm-Partikeln, die auf die Faser geklebt wurden, zu sehen.