Fachbereich 05 - Medizinische Fakultät
Institut für Experimentelle Audiologie
Labor für Biophysik

Mikrointerferometrische optische Sondenverfahren zur
Zellfunktionsanalyse und Zellmanipulation (MIKROSOV)

Wesentliche Erkrankungen - insbesondere Tumore - aber auch Lebensvorgänge, wie z. B. Wachstumserscheinungen in Stammzellenmatrizen zum Gewebe- und Organersatz, führen zu Veränderungen von zellulären Eigenschaften, die sich bereits frühzeitig in Änderungen der Elastizität oder durch Mikrobewegungen auf zellulärer Ebene äußern. Diese Mikroveränderungen sind daher wichtige, direkte und objektivierbare Parameter für die klinische minimalinvasive Diagnostik inklusive minimal-invasiver endoskopischer Techniken und mikroskopischer Laboranalyseverfahren sowie für moderne Therapieverfahren wie Zellmanipulation, zelluläre Mikrochirurgie, Cellular- und Tissue-Engineering. Gewebe- und Zelldifferenzierung sowie die Analyse von zellulären Lebensvorgängen erfolgen bisher im wesentlichen über morphologische und biochemische Indikatoren. Eigenschaften wie Elastizitätsveränderungen oder Mikrobewegungen bleiben dabei weitgehend unberücksichtigt, obwohl sie unmittelbaren und objektiven Diagnose- bzw. Analysewert besitzen und im makroskopischen Bereich routinemäßig z. B. in der Tumordiagnostik eingesetzt werden. Eine diesbezügliche methodische und technologische Erweiterung durch die Erarbeitung geeigneter, insbesondere labelfreier Verfahren und deren Umsetzung in entsprechende Sonden ist daher für die Life Sciences Forschung sowie die medizinische Diagnostik und Therapie von besonderer Bedeutung. Ziel des Vorhabens "Mikrointerferometrische Optische Sondenverfahren zur Zellfunktionsanalyse und Zellmanipulation (MIKROSOV)" ist es daher, methodische Grundlagen für den Aufbau von neuartigen mikrointerferometrischen optischen Sonden zur Gewebe- bzw. Zellfunktionsanalyse und (automatisierten) Zellmanipulation durch ortsaufgelöste Bestimmung von Elastizitätseigenschaften sowie zur Untersuchung von zellulären Lebensvorgängen durch hochaufgelöste Mikrobewegungsanalyse zu erarbeiten. Dies geschieht unter Einsatz der optischen Messmethoden: Electronic-Speckle-Pattern-Micro-Interferometry (ESPMI), digital-holographische Mikrointerferometrie (DHMI), dynamische nichtlineare holographische Mikrointerferometrie (DNHMI) sowie Optische Kohärenztomographie (OCT) und Interferenzspektroskopie. Die Aufgabenstellung des Forschungsvorhabens MIKROSOV kann wegen ihrer Komplexität nur im Verbund mit international erfahrenen Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen bearbeitet werden. Daher erfolgt die Durchführung des Forschungsvorhabens MIKROSOV im Verbundprojekt MIKROSO unter Zusammenarbeit mit den Verbundpartnern: Carl Zeiss Jena GmbH, PALM Microlaser Technologies AG, Karl Storz GmbH & Co. KG und Freie Universität-Berlin, Klinikum Benjamin Franklin, Institut für Medizinische Physik. Die Verbundvorhabens-Koordination liegt beim Labor für Biophysik.

Drittmittelgeber:

Industrieförderung, Bundesministerium für Bildung und Forschung 13N8183

Beteiligte Wissenschaftler:

Prof. h.c. (Acad. Sci. UA) G. von Bally (Projektleiter und Verbundkoordinator), Dr. B. Kemper, Dipl. Phys. D. Carl, Dipl. Phys. J. Kandulla, Dipl. Phys. S. Knoche, Dipl. Phys. R. Thien, Dr. K. Irion (Fa. Storz, Tuttlingen), Prof. Dr. S. Odoulov, Institute of Physics, Academy of Sciences, Kiev, Ukraine)

Veröffentlichungen:

B. Kemper: Electronic-speckle-pattern interferometry for biomedical applications. Series on Optics Within Life Sciences (OWLS VII), Springer, Heidelberg (in press).