“Microphere-Nanoscope” könnte enträtseln, wie sich Viren in Zellen verhalten

Funktionsprinzip des Microsphere-Nanoscope. (Image courtesy of University of Manchester)
Funktionsprinzip des Microsphere-Nanoscope. (Image courtesy of University of Manchester)

Wissenschaftler der University of Manchester haben das weltweit leistungsstärkste optische Mikroskop gebaut, das dabei helfen könnte, die Gründe für viele Viren und Krankheiten zu verstehen.

Wie das Team in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlichte, hat es ein Mikroskop geschaffen, das nicht nur den Rekord für das kleinste Objekt bricht, welches das Auge sehen kann, sondern auch die theoretische Grenze für optische Mikroskope.

Zuvor konnten übliche optische Mikroskope nur Gegenstände bis zu einer Größe von einem Mikrometer – 0,001 Millimeter – scharf darstellen.

Doch jetzt können die Forscher der University of Manchester sogar Gegenstände, die 20 Mal kleiner sind (50 Nanometer oder 5×10-8 Meter) in normalem Licht sehen, weil sie ein optisches Mikroskop mit einem durchsichtigen Mikrokügelchen kombiniert haben, das sie “Microsphere Nanoscope” nennen. Das ist jenseits der theoretischen Darstellungsgrenze für optische Mikroskope.

Diese extrem verbesserte Leistungsfähigkeit bedeutet, dass die Wissenschaftler unter Leitung von Professor Lin Li und Dr. Zengbo Wang möglicherweise sogar das Innere menschlicher Zellen untersuchen können und vielleicht sogar lebende Viren dabei beobachten könnten, was sie darin verursachen.

Die vorhandenen Mikroskope, die so winzige Gegenstände genau betrachten können – nämlich Elektronenmikroskope – können nur die Oberfläche einer Zelle darstellen, nicht aber ihre Struktur und es gibt bis jetzt kein Gerät, um lebende Viren optisch sichtbar zu machen.

Die Wissenschaftler von der School of Mechanical, Aerospace and Civil Engineering glauben sogar, dass sie mit ihrem Mikroskop zukünftig sogar noch viel kleinere Objekte abbilden können. Die neuartige Methode hat theoretisch kein Größenlimit für die zu untersuchenden Gebilde.

Das neuartige nano-bildgebende System basiert auf der Erfassung optischer virtueller Nahfeld-Bilder, die frei von optischer Beugung sind. Diese werden durch die Verwendung eines Mikrokügelchens vergrößert, welches aus einem winzigen kugelförmigen Partikel besteht, das zusätzlich mit einem normalen optischen Mikroskop verbunden ist und dadurch verstärkt wird.

Professor Li, der das Projekt ins Leben rief und die Forschung, die in Zusammenarbeit mit dem National University and Data Storage Institute of Singapore durchgeführt wurde, auch leitete, denkt, dass ihre Arbeit sich als eine sehr nützliche Entwicklung erweisen könnte.

Er sagte: “Das ist ein neuer Weltrekord in Bezug darauf, welch winzige Objekte ein optisches Mikroskop durch direkte Bildgebung und mit einer Lichtquelle, die das gesamte optische Spektrum abdeckt, darstellen kann.”

“Wir konnten nicht nur Gegenstände mit 50 Nanometer Größe sehen, wir glauben sogar, dass das nur der Anfang war und wir noch viel kleinere Objekte sehen werden können.”

“Theoretisch gibt es keine Grenze dafür, wie klein ein Gegenstand sein darf, damit wir ihn noch sehen können.”

“Zur Zeit ist der normale Weg solch winzige Dinge zu sehen ein Elektronenmikroskop und nicht einmal damit kann man ins Innere einer Zelle sehen, sondern nur das Äußere. Optische Fluoreszenzmikroskope können zwar direkt in eine Zelle hineinsehen, indem sie diese (mit Fluoreszenzfarbstoffen, Anm. d. Red.) anfärben, doch diese Farbstoffe können nicht in die Viren eindringen.”

“Direkt in eine Zelle hineinsehen zu können ohne sie zu färben und darin lebende Viren unmittelbar beobachten zu können, könnte die Zellforschung revolutionieren und uns gestatten, Viren und Biomedizin erstmalig genau untersuchen zu können.”

Neben anderen winzigen Objekten werden die Wissenschaftler auch Nanostrukturen aus eloxiertem Aluminiumoxid und Nano-Muster auf Blu-ray Discs begutachten können, die zuvor mit optischen Mikroskopen nicht sichtbar waren.

Quelle: http://www.manchester.ac.uk/aboutus/news/display/?id=6748

(SOM)

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