Konfokales Laserscanning Mikroskop

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung in 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 539339594

Beantragt wird ein aktuelles konfokales Laserscanning-Mikroskop (CLSM). Bei konfokalen Laserscanning-Mikroskopen wird ein Laserstrahl in XY Richtung mittels Galvanometerspiegel über das Objekt bewegt. Zur Diskrimination von Strahlen aus verschiedenen Ebenen verfügt ein CLSM entweder über eine Lochblende mit variablem Durchmesser oder aber eine Anordnung von 32 Detektoren, auf denen die point spread function abgebildet wird und die somit als extrem kleines pinhole funktionieren. Weiterhin können die Galvanometerspiegel mit sehr hoher Frequenz bewegt werden, um hohe Bildraten zu erzielen (resonant scanning). Lösungen wie Spinning disk Mikroskope und ribbon scanning confocal Mikroskope werden hier wegen der Vielfältigkeit der gewünschten Anwendungen nicht in Betracht gezogen. Das CLSM soll für die Untersuchung von Proteinlokalisationen und Protein-Interaktionen in lebenden Zellen und fixierten Geweben mit hoher Auflösung verwendet werden und basiert daher auf einem inversen Stativ. Zudem sollen neuronale Netzwerke visualisiert und physiologische Untersuchungen mittels ratiometrischer Sensoren durchgeführt werden. Die biologischen Proben umfassen Cyanobakterien, Grünalgen, Pflanzen, pflanzliche und tierische/humane Zellkulturen sowie Immunmarkierungen in Gewebeschnitten von Säugern. So sollen Interaktionen innerhalb des Proteinkomplexes der vakuolären H+-ATPase, Interaktionen des zellulären Redoxnetzwerks, Kernimport und –export sowie die Ausbildung von Stressgranula in Pflanzenzellen, hochauflösende Visualisierung der Zellteilung in Volvox, neuronale Netzwerke mittels Tracing in Fischen und quantitative Erfassung von Tumormarkern in humanen Gewebeschnitten analysiert werden. CLSM ermöglichen derart vielfältige Anwendungen und die Bearbeitung unterschiedlichster Präparate aufgrund optischer Schnitte, hoher Auflösung im Bereich von <120 nm mit 488 nm Anregung und die Möglichkeit einer simultanen und hochsensitiven Bildaufnahme in mehreren (mind. drei) Kanälen. Eine hohe Flexibilität der spektralen Detektion, die unabhängig von konventionellen Filtern ist, ermöglicht eine zuverlässige Trennung zwischen Autofluoreszenz und gewünschter Fluoreszenz insbesondere in pigmentreichen Pflanzen(-zellen). Diese Trennung wird anhand der unterschiedlichen Fluoreszenzlebensdauer zusätzlich verbessert. Die Fluoreszenzlebensdauermikroskopie soll zudem für Sensoren und für Interaktionsstudien verwendet werden. Die Verwendung konventioneller Zellkernmarkierungen und schaltbarer/konvertierbarer Fluoreszenzproteine erfordern einen 405 nm Diodenlaser; die Visualisierung von Fluoreszenzproteinen erfordert Anregungswellenlängen von 440 – 560 nm; zusätzlich werden für chemische Farbstoffe langwellige Anregungsbereiche von bis 730 nm und entsprechende Detektoren benötigt, um Mehrfachmarkierungen bis hin zum nahen Infrarotbereich zu ermöglichen. Des Weiteren verfügt das beantragte Mikroskop über eine kontrollierte Temperierung und CO2-Begasung für Studien an lebenden Zellen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Konfokales Laserscanning Mikroskop
• Gerätegruppe: 5090 Spezialmikroskope
• Antragstellende Institution: Universität Bielefeld
• Leiter: Professor Dr. Christian Kaltschmidt