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Forschung

Tiefer Blick ins Gewebe durch photoakustische Bilder

Donnerstag, 16. April 2015

Tumorzellen produzieren ihr eigenes Kontrastmittel

Tumorzelle sichtbar gemacht in 3D
Lupe [1]

Die photoakustische Bildgebung ermöglicht die 3D-Darstellung von Zellen und Gewebe. Bisher wird sie genutzt, um Blutgefäße zu visualisieren. Tumorzellen dagegen erscheinen transparent, sind somit fast unsichtbar. Wissenschaftler der TU Berlin, der Charité – Universitätsmedizin Berlin und des University College London haben Tumorzellen genetisch so verändert, dass sie den körpereigenen Farbstoff Melanin produzieren. Damit werden sie für die Photoakustik erkennbar. Ein neuartiger Scanner ermöglicht es zudem, die Tumorzellen selbst in tieferen Gewebeschichten aufzuspüren. Die Ergebnisse der Studie sind in Nature Photonics veröffentlicht.

Hochauflösende Aufnahmen sind das Ergebnis photoakustischer Bildgebungsverfahren. Die Methodik vereint Vorteile der optischen und akustischen Bildgebung: Kurze Lichtimpulse werden in ein Gewebe ausgesendet. Dort werden sie je nach Gewebeart und den dort enthaltenen Farbstoffen unterschiedlich aufgenommen und in akustische Ultraschallwellen umgewandelt. Sensoren an der Gewebeoberfläche, wie der Haut, messen diese Wellen.

Dr. Jan Laufer, Leiter der Forschungsgruppe am Institut für Optik und Atomare Physik der TU Berlin und am Institut für Radiologie der Charité, sowie die Arbeitsgruppe am University College London haben nun gemeinsam einen neuen, hochempfindlichen photoakustischen Scanner entwickelt, der auf einer rein optischen Messung des Ultraschallfeldes beruht. Die extrem kleinen Detektoren erzeugen 3D-Bilder in einer sehr hohen Auflösung und ermöglichen Untersuchungen in Geweberegionen von lebenden Organismen mit Bildtiefen bis zu einem Zentimeter. Bisherige, rein optische Technologien mit hoher Auflösung konnten nur Tiefen bis zu einem Millimeter erreichen. Um nun auch optisch fast transparente, kontrastlose Tumorzellen darstellen zu können, haben Zellbiologen die Erbinformation von Krebszellen modifiziert, so dass sie selbst lichtabsorbierendes Melanin, also ihr eigenes Kontrastmittel, produzieren. „Durch die Kombination des von den Zellen selbst generierten Kontrasts und hochauflösender photoakustischer Bildgebung konnten wir erstmalig nicht-invasive Langzeitstudien der Tumorentwicklung über mehrere Wochen ermöglichen“, so Jan Laufer. Die nun entwickelte Methode eröffnet der photoakustischen Bildgebung die Möglichkeit, Studien von zellulären und genetischen Prozessen in Tumoren im Wachstumsstadium oder im Verlauf einer Therapie durchzuführen.

www.nature.com/nphoton/journal/v9/n4/full/nphoton.2015.22.html [2]

tui/sn "TU intern" April 2015

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