Multimodale Imaging-Konzepte

Das Ziel der Arbeiten in diesem Projekt ist eine multimodale und multidimensionale Charakterisierung von Biomaterialien, wie zum Beispiel Herz- und Muskelgewebe. Die Arbeitsgruppen Kardiovaskuläre Pharmakologie, Nanostrukturen und Miniaturisierung sowie die Nachwuchsgruppe CARS-Mikroskopie wollen die entsprechenden Techniken gemeinsam entwickeln, um Unterschiede zwischen gesunden und krankhaften Zuständen und im besten Fall auch zwischen verschiedenen Krankheitsstadien aufzudecken.

Biologische Zellen und Gewebe sind zum großen Teil aus Proteinen, Lipiden und Nukleinsäuren aufgebaut. Bei schwingungsspektroskopischen Methoden wie zum Beispiel der Raman-Spektroskopie basiert der Kontrast des Bildes auf Moleküleigenschaften, so dass mit diesen Methoden ohne Einsatz von Markierungen und nicht-invasiv ortsbezogene Informationen über den Aufbau von Gewebe und Zellen gewonnen werden können. Unter analytischen Gesichtspunkten ist die Kombination solcher Verfahren mit der Massenspektrometrie äußerst attraktiv: MS-basierte Methoden zerstören zwar das Biomaterial, liefern dafür aber quantitative Informationen über die molekulare Zusammensetzung der Probe. Mithilfe dieser Kombination von komplementären Verfahren soll es ermöglicht werden, medizinisch und biologisch relevante Informationen über das untersuchte Gewebe abzuleiten. Ein Ziel dieser Arbeiten ist es, eine kombinierte Raman-MS-Messung mit Ortsauflösung an Gewebeschnitten zu erreichen.

Das Projekt ist in zwei Arbeitspakete aufgeteilt:

Bildgebung an biomedizinischen Proben im VIS- bis DUV-Spektralbereich

In diesem Arbeitsschwerpunkt kombinieren die Projektpartner verschiedene optische Messtechniken, zum Beispiel hochauflösende und Zwei-Photonen-Fluoreszenz sowie CARS- und Raman-Mikroskopie im sichtbaren bis tiefen Ultraviolett-Spektrum. Später sollen auch andere Verfahren wie NMR und Laser-Desorption/Ionisation in das Messsystem integriert werden.

Detektion von kleinen Molekülen in Gewebeschnitten

In diesem Arbeitsschwerpunkt befassen sich die Arbeitsgruppen mit der Frage, wie sich Raman-Spektroskopie und Massenspektrometrie koppeln lassen. Zur Anregung der Moleküle werden Laser verwendet, mit denen bei entsprechender Leistung auch Moleküle von der Oberfläche desorbiert werden können. Diese wiederum können spezifisch ionisiert und direkt ins Massenspektrometer geleitet werden. So ergänzt man die Informationen aus dem optischen Spektrum mit Informationen zur Molekülmasse und -konzentration.