NRW-Patentvalidierung „Nanoskopie mit photonischen Wellenleiter-Chips“
Das Lichtmikroskop hat seit seiner Erfindung durch Galileo Galilei im Jahre 1609 Antworten auf unzählige Fragen geliefert oder bedeutend zu ihrer Klärung beigetragen. Im Jahr 1873 erkannte Ernst Abbe die fundamentale Eigenschaft, dass die Auflösung eines optischen Systems für sichtbares Licht auf ca. 300 nm begrenzt ist. In den vergangenen Jahren sind aber mehrere optische Verfahren entwickelt worden („Nanoskope“), um die Abbe’sche Auflösungsgrenze zu unterschreiten und eine Super-Auflösung im Bereich von ca. 20-30 nm (also 10-mal „schärfer“!) zu erzielen. Diese Verfahren sind jedoch verbunden mit einer extrem hohen Komplexität, insbesondere in Bezug auf den erforderlichen experimentellen Aufbau, die verwendeten optischen Komponenten und das Messverfahren, damit einhergehenden hohen Kosten für die Geräte, sowie mit sehr gut ausgebildeten Anwendern. Diese Einschränkungen haben bislang dazu geführt, dass die Nanoskopie noch keinen Einzug in Standardlabore in der Biologie und Medizin, in Krankenhäusern, Analyselabore und Forschungseinrichtungen erhalten hat, sondern weltweit nur wenige spezialisierte Einrichtungen über diese Technik verfügen. In dem Projekt geht es im Wesentlichen darum, durch Verwendung von neuartigen photonischen Wellenleiter-Chips den experimentellen Aufwand deutlich zu reduzieren, indem die Anregung der Probe direkt auf einem etwa Deckglas großen Chip erfolgt und das Fluoreszenzsignal der Probe mit einem Objektiv und einer Kamera detektiert wird. Es lassen sich herkömmliche Verfahren zur Rekonstruktion super-aufgelöster Bilder auf die gewonnenen Messdaten anwenden, die zu einer deutlichen Auflösungserhöhung verglichen mit der konventionellen Lichtmikroskopie führen.
Dieses Vorhaben wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.
NRW-Patentvalidierung " Modul zur hochauflösenden Fluoreszenzmikroskopie mit strukturierter Beleuchtung" (Fiber-SIM)
In dem EFRE Patentvalidierungsprojekt "Fiber-SIM" wird ein neuartiges Lichtfaser-basiertes Modul realisiert, das mit Hilfe von Interferenzmustern ("strukturierte" Beleuchtung) die optische Auflösungsgrenze um mindestens einen Faktor zwei verbessern kann und das außerdem die Lebendzellmikroskopie mit hoher Geschwindigkeit bei gleichzeitig erhöhter Auflösung ermöglicht. Diese Art von hochauflösender Mikroskopie (auch SIM Mikroskopie (structured illumination microscopy) genannt) ist derzeit in den Lebenswissenschaften äußerst beliebt und wird weltweit als die am weitesten verbreitete Lebendzell-Superauflösungsmethode eingesetzt - allerdings in Form großer, teurer Geräte. Das im Rahmen des Projekts erstellte Modul ist dagegen äußerst kompakt und kann jedes beliebige Mikroskop effizient zu einem hochauflösenden Fluoreszenzmikroskop erweitern. Ziel des Vorhabens ist es, einen Demonstrator für diese Technologie zu entwickeln, der mithilfe von robusten faseroptischen Methoden (z.B. zum schnellen Schalten von Licht oder zur Verzögerung von Licht (Phasen-Verzögerung)) die SIM Mikroskopie als modulare Erweiterung von existierenden Lichtmikroskopen ermöglicht. Ziel des Vorhabens ist es außerdem, ausgehend von den bislang erfolgreichen Entwicklungen, die Anwendungsgebiete zu erweitern und somit die Verwertungsmöglichkeiten der modularen SIM Mikroskopie größtmöglich auszuweiten.
Dieses Projekt wird mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert