Erfolg für die biomedizinische Forschung an der TU Darmstadt: Professor Thomas Burg erhält einen renommierten „Proof of Concept“-Grant des Europäischen Forschungsrats (ERC). Mit 150.000 Euro Förderung wird sein Team in den kommenden 18 Monaten das Innovationspotenzial einer neuartigen Mikroskopie-Technologie untersuchen. Das Projekt „cryo-iLM“ könnte neue Einblicke in das Innere von Zellen ermöglichen und die medizinische Diagnostik stark verbessern.

Im Zentrum des Projekts „Cryo-iLM: A High-NA Cryoimmersion Microscopy Platform for Nanometre Imaging“ steht die Entwicklung neuer Technologien, um die Funktion von Zellen und krankhaften Veränderungen mithilfe modernster Mikroskopie hochauflösend zu untersuchen. Das Besondere ist, dass hierfür ganz unterschiedliche Disziplinen – von Mikroskopie über Mikrosystemtechnik bis hin zur Kryotechnologie – miteinander verknüpft werden.

Der entscheidende Effekt: Durch blitzschnelles Einfrieren werden Zellen hervorragend erhalten und schnell ablaufende Prozesse in Sekundenbruchteilen konserviert. Somit können sie genauestens unter die Lupe genommen werden. Lange bestand jedoch die Herausforderung, dass moderne Lichtmikroskope unter Tieftemperaturbedingungen nur eingeschränkt leistungsfähig waren. Im ebenfalls ERC-geförderten Projekt „MICROCRYO“ konnten Burg und seine Mitarbeiter dieses Problem lösen. Mit hoher Auflösung lässt sich so abbilden, was sonst nur eingeschränkt sichtbar ist. „Cryo-iLM“ baut darauf auf, um die Marktfähigkeit sowie das kommerzielle und gesellschaftliche Potenzial der Forschungsidee zu prüfen.

Neue Wege in der Krankheitsforschung

Die geplante Plattform ermöglicht erstmals die Nutzung leistungsstarker Immersionsoptik bei Temperaturen bis zu minus 140 Grad. Ähnlich wie beim Blick mit einer Unterwasserkamera gleicht der direkte Kontakt über ein indexangepasstes – also optisch perfekt abgestimmtes – Medium Unebenheiten aus, eliminiert Verzerrungen und ermöglicht einen dramatischen Gewinn an Bildqualität. „Bei so tiefen Temperaturen eröffnen sich in der Lichtmikroskopie ganz neue Chancen, weil die Proben sehr lange stabil bleiben und schwache Signale dadurch überhaupt erst sichtbar werden“, erklärt Dr.-Ing. Niko Faul, der die neue Technologie gemeinsam mit Burg erforscht.

Die potenziellen Anwendungsbereiche sind enorm. So lässt sich künftig etwa genauer beobachten, wie Wirkstoffe effektiver in Zellen transportiert werden können, warum Blutzellen bei bestimmten Krankheiten ihre Flexibilität verlieren und wie Veränderungen im Zellkern zu Fehlentwicklungen führen. „Wir erwarten, dass unsere Projektergebnisse dazu beitragen, neue Erkenntnisse über die strukturellen und molekularen Grundlagen dynamischer Prozesse in Zellen zu gewinnen“, betont Burg. „Das Verständnis dieser Zusammenhänge ist ein entscheidender Schritt, um die Ursachen vieler Krankheiten besser zu verstehen und wirksame Therapien zu entwickeln.“