Ein neues Inkubator-Mikroskop vereint die Funktionalität von Brutschrank und Mikroskop. Es eignet sich für mehrwöchige Zeitrafferaufnahmen und automatische Beobachtungen von Zellkulturen – und ist dabei platzsparend sowie kostengünstig.
Zellen spielen in der Medizin und Biotechnologie eine große Rolle. Sie brauchen wie Menschen Nährstoffe, um zu überleben. Beim Kultivieren menschlicher und tierischer Zellen müssen Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit exakt definiert und zeitlich sehr konstant gehalten werden. Besonders aufschlussreich sind Zeitrafferaufnahmen über Wochen, da gerade bei der Vermehrung und Differenzierung von Zellen sehr viel passiert. Bisher werden für diese Zwecke kleine Inkubatoren auf herkömmlichen Mikroskopen benutzt. Diese brauchen etwa einen Quadratmeter Platz. Werden mehrere solcher Systeme parallel eingesetzt, wird dieser Aufwand schnell ineffektiv. Innovative Lösungen sind gefordert, um den Platz- und Kostenaufwand erheblich zu reduzieren, ohne dass die Qualität der Kultivierung und der Mikroskopaufnahmen leidet.
Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Biomedizinische Technik IBMT in St. Ingbert stellen nun auf der Messe Medtec Europe, vom 03. bis 05. Juni in Stuttgart, in Halle 7, Stand B10, ein miniaturisiertes Inkubator-Mikroskop vor. Dieses System ermöglicht sowohl Zeitrafferaufnahmen von Zellen in Kultur als auch die Aufnahme von Fluoreszenzbildern bei verschiedenen Wellenlängen. Eine miniaturisierte Inkubationskammer sowie die Steuerelektronik sind in das System integriert und gewährleisten definierte Zellkulturbedingungen. Die Zellen wachsen am Boden der miniaturisierten Inkubationskammer auf einem dünnen, auswechselbaren Glasplättchen und werden kontinuierlich mit Nährmedium versorgt. Im Inkubator sind lediglich die Temperatur und die Flussrate des Nährmediums konstant zu halten. Das miniaturisierte Inkubator-Mikroskop ist ausgesprochen preiswert – es kostet 30 Mal weniger als Brutschrank und Mikroskop zusammen – und kann hochparallel bei geringem Platzbedarf betrieben werden. Trotz seiner miniaturisierten Bauform produziert es annähernd so gute Bilder wie große Mikroskope.
Prototypen sind bereits in verschiedenen Forschungsprojekten im Einsatz. Die Anwendungen für das Inkubator-Mikroskop sind vielfältig: So lassen sich beispielsweise die Reaktionen von Zellen auf Nanopartikel oder Umweltnoxen untersuchen. Ein weiteres aktuelles Einsatzgebiet ist die Stammzellforschung.
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