Sensor für Kalzium Farbige Hirnsignale - medizin&technik - Ingenieurwissen für die Medizintechnik

Sensor für Kalzium

Farbige Hirnsignale

20171218_Sensor_Kalziumkonz_Gewebe.jpg
Kalziumwellen – ein neuer Sensor verwandelt Licht in Schall, um Kalziumflüsse im Körper sichtbar zu machen (Bild: B. van Rossum, G. Westmeyer / TUM)
Anzeige
Über die Menge an Kalzium in und um Zellen werden wichtige Prozesse im Körper gesteuert. Forscher entwickeln nun das erste Sensormolekül, dass Kalzium mit einer strahlungsfreien Bildgebungsmethode, der Optoakustik, im lebenden Tier sichtbar machen kann.

Kalzium ist ein wichtiger Botenstoff in unserem Körper. In Nervenzellen entscheiden Kalziumionen zum Beispiel darüber, ob Signale an andere Nervenzellen weitergegeben werden oder nicht. Ob ein Muskel angespannt oder entspannt ist, hängt ebenfalls von der Menge an Kalzium in den Muskelzellen ab. Das gilt auch für unseren wichtigsten Muskel – dem Herz.

Fehlgesteuerte Prozesse besser verstehen

„Weil Kalzium für essenzielle Organe wie Herz und Gehirn eine so entscheidende Rolle spielt, würde man gerne ‚live‘ und tief im Gewebe beobachten können, wie sich Kalziumkonzentrationen verändern – auch um fehlgesteuerte Prozesse bei Krankheiten besser zu verstehen. Unser neues Sensormolekül ist ein kleiner erster Schritt in diese Richtung.“, sagt Prof. Gil Gregor Westmeyer, Leiter der Studie und Professor für Molekulare Bildgebung an der Technischen Universität München (TUM), sowie Forschungsgruppenleiter am Helmholtz Zentrum München. An den Arbeiten war auch Prof. Thorsten Bach von der TUM Fakultät für Chemie beteiligt. Die Forscher konnten ihr Molekül bereits in Herzgewebe und Gehirnen von lebenden Zebrafischlarven erfolgreich testen.

3D-Bilder aus dem Gewebe

Um den Sensor in lebenden Tieren und später vielleicht auch im Menschen nutzbar zu machen, sind seine Signale mit einem recht neuen, nicht-invasivem bildgebenden Verfahren messbar: der Optoakustik. Diese Bildgebungsmethode beruht auf der für den Menschen ungefährlichen Ultraschalltechnik und kommt ohne radioaktive Strahlung aus. Dabei erwärmen Laserimpulse die absorbierenden Sensormoleküle im Gewebe und dehnen sie kurzzeitig aus, so dass in der Folge Ultraschallsignale erzeugt werden. Diese erfassen die Wissenschaftler dann mit entsprechenden Detektoren und ‚übersetzen‘ sie in dreidimensionale Bilder.

Scharfe Bilder selbst in der Tiefe

Da der Ultraschall der Optoakustik kaum abgelenkt wird, liefert er scharfe Bilder noch in mehreren Zentimetern Tiefe. Gerade für das Gehirn ist das interessant, da bisherige Verfahren nur wenige Millimeter unter die Hirnoberfläche gelangen. Das Ziel der Forscher ist es deshalb, mit dem neuen Sensor tief im Gewebe Kalziumveränderungen zu messen. Erst Ergebnisse bekamen sie bereits aus den Gehirnen von Zebrafischlarven.

Die Wissenschaftler haben das Sensormolekül zudem so entworfen, dass es von lebenden Zellen einfach aufgenommen werden kann. Er ist nicht schädlich für das Gewebe und arbeitet mit einem Farbumschlag. Wenn der Sensor an Kalzium bindet, ändert sich seine Farbe, was wiederum das Licht-induzierte Optoakustiksignal verändert.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.7b03064

www.tum.de/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/detail/article/34325/

Anzeige

Aktuelle Ausgabe

Messe Medtec Europe

Neue Trends und Produkte für die Medizintechnik

Newsletter

Unsere Dosis Wissensvorsprung für Sie. Jetzt kostenlos abonnieren!

medicine&technology

Die englische Ausgabe, hier als pdf. Erscheint zwei Mal im Jahr mit europaweiter Verbreitung.

Alle Webinare & Webcasts

Hier finden sie alle Webinare unserer Industrieseiten

Whitepaper

Hier finden Sie aktuelle Whitepaper

Kalender

Aktuelle Termine für die Medizintechnik-Branche

Anzeige

Industrie.de Infoservice

Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de