Multiphotonen-Laser-Scanning-Mikroskop mit Modul zur Fluoreszenzlebensdauer-Mikroskopie

• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 460889961

Das Microverse Imaging Center ist eine neue Bildgebungseinrichtung an der Friedrich-Schiller-Universität Jena, die den Bildgebungsbedarf des Exzellenzclusters Balance of the Microverse unterstützen soll. Um das Portfolio zu ergänzen, wird ein hochflexibles Mikroskop zur Untersuchung molekularer und zellulärer Strukturen durch oder innerhalb einer größeren Schicht von Zell- oder Gewebeproben mittels funktioneller Fluoreszenz-Auswertungen benötigt. Es wurden repräsentative Anwender identifiziert, deren Forschung von der Instrumentierung stark profitieren wird. Die beschriebenen Projekte konzentrieren sich zum Beispiel auf die Untersuchung der Wirkung mikrobieller Gemeinschaften auf die Funktion von Organismen, speziell dem Darm oder der Lunge. Ein Organ-On-Chip-Modell wird derzeit entwickelt, aber die Bildgebung direkt im Chip war bisher aufgrund der erforderlichen hohen Abbildungstiefen nicht möglich. Der Einsatz der optischen Mikroskopie tief im Inneren von Proben ist mit erheblichen Einschränkungen verbunden. Die Signalqualität wird durch Streuung und Aberrationen stark verschlechtert, was zu einem Verlust an Helligkeit, Kontrast und Auflösung führt. Durch den Einsatz von Zwei- oder Mehrphotonenmikroskopie wird die Streuung jedoch dank der Verwendung von Infrarotlicht reduziert.Darüber hinaus können Variationen im Mikrobiom Veränderungen von Krankheitszuständen wie Entzündungen zur Folge haben. Dies führt nicht nur zu zellulären Umstrukturierungen und molekularen Reorganisationen, sondern auch zu Variationen der zellulären und molekularen Interaktionen, Eigenschaften und Signalereignisse. Alternative Auswertungsverfahren wie Fluoreszenzlebensdauer- oder Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie (FCS) oder Spectral Imaging haben eine erhöhte Empfindlichkeit bereits für kleinste Veränderungen dieser Eigenschaften aufgezeigt. Darüber hinaus werden solche funktionellen Auslesungen auch zur Untersuchung der Verwendbarkeit neuartiger maßgeschneiderter Farbstoffe für Mikroskopie-Experimente unter realen Bedingungen eingesetzt. Ein weiteres Projekt befasst sich mit der Kommunikation von Pilzen und Bakterien. Es umfasst mehrere Teilprojekte wie die Untersuchung der Metalltoleranz, der Bildung von Biomineralien und der Biofilmbildung von Bakterien wie Streptomyceten. Die zu untersuchenden Proben, wie Pilzmyzel oder Pflanzenwurzeln, erfordern optische Tiefengewebsmikroskopie und hardwarebasierte Techniken zur Entfernung des Autofluoreszenz-Hintergrunds. Auch dort sind für die Beobachtung von Membraneigenschaften wie heterogene Lipidpackung und deren Einfluss auf die Proteinfunktionalität funktionelle Fluoreszenzanzeigen notwendig.Der Zugang zu den Geräten sowie Koordinations-, Service- und Wartungsaufgaben werden vom Microverse Imaging Center organisiert.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Multiphotonen-Laser-Scanning-Mikroskop mit Modul zur Fluoreszenzlebensdauer-Mikroskopie
• Gerätegruppe: 5090 Spezialmikroskope
• Antragstellende Institution: Friedrich-Schiller-Universität Jena
• Leiter: Professor Dr. Christian Eggeling