ICS Key Visual

Navigation und Service


Lichtmikroskopie

In unseren Forschungsprojekten untersuchen wir lebende Zellen und Modellsysteme. Opti-sche Mikroskopie ist aus vielen Gründen herausragend für solche Untersuchungen geeignet. Insbesondere schädigt Licht lebende Zellen kaum und erlaubt die Beobachtung lebender Zellen in physiologischer Umgebung. Ebenso wichtig für den Erfolg der Lichtmikroskopie in den Lebenswissenschaften sind die Verfügbarkeit von hochspezifischen molekularen und gentechnischen Fluoreszenzsonden sowie die außerordentlich hochentwickelte optische Technologie.
Im ICS-7 verwenden wir verschiedene Ausführungen von Lichtmikroskopen. Abbildung 1 zeigt einige unserer Geräte. Mit diesen Geräten erhält man Phasenkontrastbilder, differentielle Interferenzkontrast (DIC)-Aufnahmen und Dunkelfeldbilder sowie im Falle von fluores-zenzmarkierten Proben Fluoreszenzaufnahmen [1-3].

Abbildung 1Abbildung 1: Unterschiedliche Ausführungen von Lichtmikroskopen wie sie im ICS-7 eingesetzt werden: (a) Zeiss Axiovert 200, (b) Zeiss Axiotech, (c) Zeiss LSM 510 Meta konfokales Mikroskop.

Fluoreszenzmikroskopie

Ein Fluoreszenzmikroskop basiert auf einem konventionellen Lichtmikroskop. Beim Fluores-zenzmikroskop werden Fluorophore in der Probe zum Leuchten angeregt (Abbildung 2).

Abbildung 2Abbildung 2: Schematische Darstellung der Fluoreszenz: Licht kurzer Wellenlänge fällt auf eine fluoreszenzmar-kierte Probe. Im Fluorophor werden Elektronen auf höhere Energieniveaus angehoben. Bei deren Relaxation wird Energie frei und als charakteristisches, langwelliges Fluoreszenzlicht emittiert.

Über geeignete Filter, die der Lichtemission bei der Fluoreszenz angepasst sind, wird ein kontrastreiches, vergrößertes Abbild der Probe vor einem dunklen Hintergrund erzeugt. Für eine gute Abbildung muss das Anregungslicht im optischen Strahlengang des Mikroskops vom Fluoreszenzlicht getrennt werden was hier durch einen Reflektortubus gewährleistet wird (Abbildung 3).

Fluoreszenzmikroskope sind weitverbreitet, sowohl in Medizin als auch in Biowissenschaften. Durch diese Technik können Zellen identifiziert und Zellkomponenten mit hoher Spezifizität untersucht werden. Aufgrund der Verfügbarkeit von hochspezifischen Fluoreszenzsonden kann mit Fluoreszenzmikroskopie die räumliche und zeitliche Verteilung von bestimmten Molekülen in Zellen mit hoher Auflösung abgebildet werden.

Abbildung 3Abbildung 3: Schematische Darstellung des Zeiss Axioverts 200 mit Reflektortubus.

Konfokale Laser-Rastermikroskopie (CLSM)

Das Abbildungsprinzip in der konfokalen Lichtmikroskopie unterscheidet sich deutlich von

Abbildung 4Abbildung 4: Schematischer Aufbau eines konfokalen Raster-Lichtmikroskops.

der konventionellen Lichtmikroskopie [1, 4]. Während in letzteren die gesamte Probe gleich-zeitig über einen Kondensor beleuchtet wird, wird bei CLSM immer nur ein kleiner Teil des Objektes durch eine Punktlichtquelle beleuchtet. Die Punktlichtquelle wird über das Objekt gerastert. So wird über einen gewissen Zeitraum das gesamte Bild des Objektes erzeugt.
Die Beleuchtung sowie die Abbildung erfolgen über je eine kleine Aperturblende, dem soge-nannten Pinhole (Abbildung 4). Im optischen Aufbau eines solchen Mikroskops ist die rück-wärtige Fokalebene der Objektivlinse identisch mit der Fokalebene des Kollektors, in der sich das Objekt befindet. Deshalb heißt dieser optische Aufbau auch „konfokal“.
Der konfokale Aufbau bedingt ein weiteres Charakteristikum: Licht, dessen Ursprung nicht in der Nähe der Fokalebene ist, wird nicht in die Ebene des Detektionspinholes abgebildet und wird somit weitgehend ausgeblendet. Deswegen kann das konfokale Mikroskop ein echtes 3-dimensionales Abbild des Objektes erzeugen, indem man die Fokalebene schichtweise relativ zum Objekt verschiebt.
Da beim CLSM die Beleuchtung über ein Pinhole erfolgt, werden keine konventionellen Lichtquellen, sondern Laser verwendet. Bei konventionellen Lichtquellen sinkt die Beleuch-tungsintensität drastisch mit dem Beleuchtungsquerschnitt. Die Verwendung von Lasern garantiert jedoch eine hohe Lichtintensität bei gleichzeitig kleinem Strahldurchmesser und geringer Strahldivergenz.

  1. D.B. Murphy: "Fundamentals of light microscopy and electronic imaging";
    Wiley, New York
  2. S. Inoue , K.R. Spring: "Video microscopy : the fundamentals";
    Plenum Press, New York
  3. M. Pluta: "Advanced light microscopy: Principles and basic properties";
    Elsevier Science, Amsterdam
  4. J. Pawley: "Handbook of biological confocal microscopy"; Springer, Berlin

Servicemenü

Homepage