Tomographisches Kamerasystem zur Aufnahme konfokaler Mikroskop-Bilder fluoreszierender Proben (tomCAM)
BMBF-Fördermaßnahme im Rahmen der Förderinitiative „KMU-innovativ: Optische Technologien“ (FKZ 13N14131)
Motivation
Heute genügt es in den Lebenswissenschaften meist nicht mehr, mit einer digitalen Kamera einen guten
„Schnappschuss“ von dem zu bekommen, was man durch das Okular sehen würde. Es sind vielmehr Bilder
gefordert, die der Dreidimensionalität der Untersuchungsobjekte gerecht werden. Entsprechend entfallen
heute vom weltweiten Mikroskop-Markt gut 50% auf konfokale, zumeist Laserscanning-Mikroskope. Obwohl
diese durch ihr serielles Abtastverfahren langsam und durch die erforderlichen hohen Photonenflussdichten
probenschädlich sind, stellen sie auf dem Markt den Goldstandard dar und werden häufig auch für
Experimente eingesetzt, bei denen keine serielle, sondern eine parallele Abtastung des Objekts
angemessen wäre.
Für eine solche parallele Abtastung gibt es auf dem Markt nur einen nennenswerten Ansatz, das „Spinning
Disk“ Konzept. Die Systeme sind annähernd so teuer wie konfokale Laserscanner, und weil deren konfokale
Leistung prinzipbedingt deutlich besser ist, kommen Spinning Disk -Mikroskope lediglich auf einen Anteil
von 10 - 15% des Weltmarkts für konfokale Mikroskop-Anwendungen.
Ziele und Vorgehen
Entwicklungsziel des Verbunds ist eine „tomographische Kamera“ (tomCAM), die ein neuartiges optisches Spinning Disk-Konzept zusammen mit einer Lichtquelle und einer (oder zwei) Kamera(s) in ein einziges Modul integriert. Es soll sich über den Kamera-Port an nahezu jedes Mikroskop anschließen lassen und dieses zum Instrument zur Aufnahme konfokaler Schichtaufnahmen lebender Zellen machen. Dabei erübrigt das intern geregelte Zusammenspiel aller Komponenten den Arbeitsaufwand der System-Integratoren.
Die tomCAM bewahrt alle Vorteile eines Spinning Disk Ansatzes in Bezug auf Geschwindigkeit und Probenschonung, vermeidet jedoch die Abstriche im „optical sectioning“, die durch das optische Zwei-Scheiben-Konzept des Marktführers unumgänglich sind. Die tomCAM wird bei allen Vergrößerungen die Qualität klassischer LSM-Systeme erreichen und durch die erwartete (mindestens 5x) größere Anregungseffizienz den Geschwindigkeitsvorteil eines Spinning Disk Systems erst wirklich nutzen können. Dies soll zu einem deutlich geringeren Preis möglich sein als mit den bisher üblichen Baukasten-Lösungen. Die tomCAM bietet somit allen an 3D-Information interessierten Anwendern eine einfache Aufrüst-Option als Alternative zum klassischen Laser-Scanning Mikroskop.
