Superkompakte Digitalmikroskope für innovative Diagnostik und Hochdurchsatz-Screening von Zellen (smartCyte)

Bekanntmachung "Photonische Systemlösungen für Medizin und Biotechnologie" (FKZ 13N14501)

Motivation

Mit der Kombination moderner molekularbiologischer Methoden mit der digitalen Mikroskopie wird eine neues Kapitel in der medizinischen Diagnostik aufgeschlagen. Eine konsequente Kombination computergestützter Maßnahmen mit neuen optischen Verfahren macht das Mikroskop zu einer Erweiterung des Computers und erschließt eine ganz neue Informationsvielfalt, die dem „analogen Mikroskopiker“ verschlossen bleiben musste. Die Photonik Forschung in diesem Verbund will neue Konzepte für eine kompakte digitale Mikroskop-Plattform erarbeiten und damit die Basis für eine breite gesellschaftliche Nutzung für die medizinische Diagnostik und Therapie vorbereiten.

Ziele und Vorgehen

Im Verbund soll die Mikroskop-Plattform in drei Ausbaustufen realisiert werden. In ihrer ersten sollen gefärbte histologische Hämatoxilin/Eosin Schnitte mit maximaler Geschwindigkeit und Präzision im Durchlicht charakterisiert werden. Der Pathologe soll anhand dieser Kartierungen in die Lage versetzt werden, verdächtige Areale zu identifizieren und entweder noch im gleichen Gerät für eine nachfolgende Material-Extraktion zu markieren, oder diese Areale im ihm vertrauten analogen Mikroskop zu begutachten.
In einer zweiten Ausbaustufe soll das aufrechte Mikroskop für eine spaltkonfokale, laserbasierte Fluoreszenzanalytik ertüchtigt und damit das differenzialdiagnostische Potential des Geräts beträchtlich gesteigert werden.
In der dritten Ausbaustufe soll dann der Versuch unternommen werden, eine alternative Form der Laser-Microdissection zu etablieren, mit der die Probengewinnung im selben Gerät vorgenommen werden kann.

Innovationen und Perspektiven

Die augenscheinliche Neuigkeit des Ansatzes besteht in der beispiellosen Kompaktheit der vorgeschlagenen Digitalmikroskope, in ihrer bisher unerreichten 3D-Auflösung kombiniert mit einer Geschwindigkeit, die erstmals einen Einsatz im Hochdurchsatzbereich in den Bereich des Möglichen rückt. Alle geplanten Varianten verfügen über die gleiche Elektronik- und Firmware-Ausstattung sowie Front-End bzw. Steuerungssoftware. Noch wichtiger ist aber, dass das Zusammenspiel dieser Komponenten eine gezielte Differenzierung bei der Fertigung zulässt, die aus der Plattform entweder einfache, robuste, auf eine Anwendung hin optimierte Reader, oder aber auch komplexe – und dennoch einfach zu bedienende Workstations machen. Im Erfolgsfall verfügen die Partner über eine Mikroskopie-Plattform, die applikationsspezifisch angeboten werden kann. Dabei entscheidet der Grad der Hardware-Differenzierung über Preis und Komplexität des Systems, während Firmware und Software darüber entscheidet, wie viel der möglichen Funktionalität verfügbar ist. Ein solcher Ansatz geht weit über alles hinaus, was bisher im Bereich des Mikroskop-Baus realisiert wurde.

Partner