Neues Kamerasystem für 3D-Informationen von lebenden Zellen

Schnell und kostengünstig: BMBF-Verbundprojekt TOMCAM erforscht tomographisches Kamerasystem als einfache Aufrüst-Alternative zum klassischen Laser-Scanning Mikroskop.

Schematische Darstellung von Platzbedarfs und technologischem Aufwand bei einem herkömmlichen Spinning Disk Set-Up (links) und dem geplanten TOMCAM System. Bild: TILL I.D.

15.02.17

BMBF-Verbundprojekt TOMCAM / VDI Technologiezentrum

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 (> 1 Milliarde Euro) gut 50 % auf „konfokale, zumeist Laser-Scanning-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 darauf basierenden Systeme wurden zum Quasi-Standard für das Live Cell Imaging. Die Systeme sind annähernd so teuer wie konfokale Laser-Scanner, 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.

Im Verbundprojekt TOMCAM haben sich die KMUs PCO AG und TILL I.D. GmbH und die Forschungseinrichtungen Universitätsmedizin Göttingen sowie das Max-Planck-Institut für Biochemie Martinsried als wissenschaftliche Endanwender zusammengetan, um ein „tomographisches Kamerasystem“ (TOMCAM) zu erforschen, das ein neuartiges optisches „Spinning Disk“-Konzept zusammen mit einer Lichtquelle und einer (oder zwei) Kamera(s) in ein einziges Modul integriert.

Das neuartige System soll sich über den Kamera-Port an nahezu jedes Mikroskop anschließen lassen und dieses zu einem Instrument zur Aufnahme konfokaler Schichtaufnahmen lebender Zellen machen. Dabei erübrigt das intern geregelte Zusammenspiel aller Komponenten den Arbeitsaufwand der System-Integratoren.

Das TOMCAM System 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. Das TOMCAM System bietet somit allen an 3D-Information interessierten Anwendern eine einfache Aufrüst-Option als Alternative zum klassischen Laser-Scanning Mikroskop.

Das Verbundprojekt TOMCAM wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Initiative „KMU-innovativ: Photonik“ mit über 1,2 Millionen Euro gefördert. Das Projekt ist Anfang September 2016 gestartet und läuft über drei Jahre bis Ende August 2019.

Weitere Informationen

Download Steckbrief BMBF-Verbundprojekt TOMCAM (PDF)

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