Die Mikroskopie war lange Zeit ein Eckpfeiler der modernen Medizin und Biologie. Von ihrer Entstehung im 17. Jahrhundert bis heute spielt sie eine unverzichtbare Rolle bei unserer Erforschung der natürlichen Welt. Es ist wichtig zu erkennen, dass die herkömmliche Lichtmikroskopie auf Herausforderungen stößt, wenn es darum geht, Objekte mit schwacher Absorptionsfähigkeit, wie biologische Zellen, abzubilden.

Gemeinsam mit unseren Kooperationspartnern am Heinz-Nixdorf-Lehrstuhl für Biomedizinische Elektronik am Translationalen Krebsforschungszentrum (TranslaTUM) haben wir flache Multipass-Zytometrie-Chips entwickelt, die in einen Hochdurchsatz-Mikrofluidikkanal integriert sind. Diese Chips sind für den Einsatz in jeder in-vitro-diagnostischen klinischen Umgebung konzipiert und ermöglichen eine Kontraststeigerung sowohl in der herkömmlichen Lichtmikroskopie als auch in der Phasenkontrastmikroskopie von biologischen Proben. Diese Verbesserung wird durch das mehrfache Durchlaufen einer kohärenten Lichtquelle durch eine Fabry-Perot-Mikrokavität erreicht.

Variable Durchflussbedingungen und Instabilitäten beeinflussen oft zytometrische Messungen und können möglicherweise zu Mode-Hopping und einem Verlust der Kontraststeigerung führen. In unserer neuesten Anpassung verwenden wir eine ultra-niedrige Bandbreite λ-verstellbare Laserquelle als ausgewählte Bildlichtquelle, um sicherzustellen, dass Resonanzbedingungen erfüllt sind. All diese Maßnahmen zusammen vereinfachen nicht nur die Messung mikroskopischer biologischer Proben, sondern bieten auch eine verbesserte Sichtbarkeit und Anpassungsfähigkeit, die in einer wechselnden klinischen Umgebung erforderlich ist.

Die ersten Messungen mit dem neuartigen Design der Multipass-Chips an menschlichen roten Blutkörperchen (HRBC) wurden kürzlich am Lehrstuhl durchgeführt und werden derzeit ausgewertet. Darüber hinaus arbeiten wir an der Entwicklung eines umfassenden Computer-Framework für die automatische Zellregistrierung und -analyse, der an die experimentellen Herausforderungen der Multipass-Mikroskopie angepasst ist und eine schnelle Datenverarbeitung ermöglicht.

Außerdem richten sich unsere Bemühungen auch auf die Integration von Multipass-Bildgebung in die Digitale Holographie-Mikroskopie (DHM). Diese Weiterentwicklung birgt großes Potenzial zur Verbesserung der Zytometrietechniken bei der Untersuchung von Proben mit geringem Kontrast. Zu diesem Zweck bauen und testen wir derzeit ein patentiertes neuartiges Design eines shearing-basierten Common-Paths-Mikroskops.