Simultane optische Kohärenztomografie und konfokale Fluoreszenzmikroskopie
Die optische Kohärenztomografie (OCT) ist eine effiziente Methode für die nicht-invasive, dreidimensionale und in Echtzeit zweidimensionale optische Schnittbildgebung. Seine Eignung bewies diese Technik in zahlreichen biomedizinischen Anwendungen, wie beispielsweise in der Augenheilkunde, Dermatologie und Urologie. Da die Bildinformation hauptsächlich durch unspezifische Interaktion von Licht mit streuendem Material erfolgt, fehlt es dieser Methode jedoch an Spezifizierung von im Gewebe befindlicher molekularer Information.
Drei-dimensionale Repräsentation einer fixierten Kaninchenlunge. Gewebegeometrien, visualisiert mittels OCT, sind in grün, elastische Faserstrukturen, erhalten durch Fluoreszenzmikroskopie von spezifisch gebundenem Sulforhodamin B, in rot dargestellt (Bildmaße: 360 x 360 x 162 µm³).
Ein Ansatz, diese Lücke zu füllen, ist die Kombination mit Fluoreszenzmikroskopie. Fluoreszierende Farbstoffe können zusätzlich in die Probe gebracht werden und erlauben es, durch ihre spezifische Bindung an die zu untersuchende Molekülsubstanz, Rückschlüsse auf strukturelle Details zu ziehen. Des Weiteren werden der Zugang zu komplementären Informationen sowie erweiterter Kontrast ermöglicht, wie im Falle der Angiographie am Augenfundus durch die Nutzung von Autofluoreszenz oder Beigabe von Fluoreszein.
Ausschnitt 56 µm unterhalb der pleura visceralis (die Lunge umschließende Haut). Klar erkennbar sind hier die Wände der Lungenbläschen (grün), welche durch elastische Fasern umrandet werden (rot).
In unserer Arbeitsgruppe wurde ein System entwickelt, das schnelle 3D-Bildgebung mit hoch auflösender Fluoreszenzmikroskopie kombiniert um nicht nur Lungenstrukturen auf alveolarer Ebene zu untersuchen sondern auch Rückschlüsse auf die Verteilung elastischer Fasern im Gewebe zu ziehen (siehe Bilder unten). Diese zusätzlichen Informationen über die Lungenarchitektur sollen dazu dienen, realistische numerische Simulationen des alveolaren Gewebes in Hinblick auf dessen Geometrie und elastischen Eigenschaften zu erstellen. Das Ziel dieser theoretischen Modellierungen ist es, mehr Verständnis über die komplexen Vorgänge der Lungendynamik auf mikroskopischer Skala zu gewinnen.
Förderung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG - KO 1814/6-1 und 6-2)
Kooperationen
Prof. Dr. Wolfgang Kübler, St. Michael's Hospital Toronto
Dr. Hannah Nickles, Institut für Physiologie, Charité - Universitätsmedizin Berlin
Kontakt
© Julia Walther, KSM
Herr Dr. rer. medic. Christian Schnabel
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Klinisches Sensoring und Monitoring
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