Aufbau eines chemischen (IR-Nahfeld)-Nanoskops zur Beobachtung von schnellen dynamischen Prozessen in Zellen

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Der IR-Spektralbereich (Fingerprint-Bereich) ist ideal zur Charakterisierung der funktionellen Gruppen in lebenden Zellen geeignet. Die hohe Empfindlichkeit ermöglicht quantitative Messungen innerhalb kürzester Zeit; ideale Voraussetzungen, um die Vorgänge in einer Zelle in Echtzeit zu verfolgen. Das innerhalb des DFG-Projektes HA 2394/5-1 entwickelte OPO Lasersystem mit bis zu 2,7W Ausgangsleistung zwischen 2500-4000/cm ermöglicht zwei neue experimentelle Ansätze: 1. den Aufbau eines schnellen chemischen Infrarot-Mikroskops zur in situ Detektion von dynamischen Prozessen lebender Zellen in Echtzeit, z.B. bei Zugabe von Medikamenten; 2. die erste Anwendung der Nahfeldmikroskopie an lebenden Zellen im Bereich der OH- und CH-Bande mit Auflösungen im nm-Bereich. Einzelne Bestandteile von lebenden Zellen könnten auf einer Mikrometer- und Nanometer-Skala zweidimensional dargestellt werden. Die markerfreie Mikroskopie in lebenden Zellen ist von besonderer Bedeutung, da jede Markierung durch Farbstoffe oder radioaktive Präparate zu Veränderungen in den biochemischen Abläufen in der Zelle führen kann. Die niederenergetische IR-Strahlung ist darüber hinaus "sanft" und vermeidet die Produktion von zellschädigenden Radikalen. Neben Fragestellungen zur Zellteilung und zum programmierten Zelltod könnte die Wirkung von Medikamenten im mikro- und nanoskopischen Maßstab - auf Einzelzellniveau - ermöglicht werden. Diese Techniken könnten in Zukunft völlig neue Fragestellungen aus dem Bereich der Medizin und der Biologie eröffnen.