Optische Analyse

Die optische Analyse von und an Grenzflächen ist ein leistungsstarkes Tool zur Charakterisierung von Interaktionen zwischen biologischen Komponenten untereinander und an Materialoberflächen.

Das iba verfügt über unterschiedlichste Techniken für die optische Analyse. Die mikroskopischen Verfahren bilden den Kern der optischen Analyse. Hier stehen dem iba neben der klassischen Lichtmikroskopie Systeme auf höchstem technischen Niveau zur Verfügung:

  • hochauflösende Fluoreszenzmikroskopie mittels konfokalem Laser-Scanning-Mikroskop (CLSM)
  • Lichtblattmikroskop
  • Zweiphotonenmikroskop mit SLOT-Technik
  • Rasterelektronenmikroskopie (REM)
  • Rasterkraftmikroskop/Atomkraftmikroskopie (AFM) als abbildendes Verfahren auf der Basis atomarer Kräfte auf der Nanometerskala (nicht optisches Mikroskopieverfahren)

Ein Schwerpunkt der optischen Analyse ist die Untersuchung der Interaktion von eukaryotischen Zellen mit der Grenzfläche. Das Ziel ist die Bewertung der Zytokompatibilitätv on Materialoberflächen   anhand morphologischer Eigenschaften von Zellen wie der Ausbildung des Zytoskeletts, der Zellmembranintegrität und der Fokalkontakte. Die vorhandenen Systeme erlauben eine Untersuchung bis auf einen molekularen Level und neben 2D-Aufnahmen können ebenfalls 3D-Aufnahmen innerhalb eines definierten Zeitraums angefertigt werden. Mit Hilfe von 4D-Aufnahmen (zusätzliche Zeitdimension) kanndie Bewegung von Zellen in Abhängigkeit der Oberflächenbeschaffenheit detektiert und quantitativ ausgewertet werden (Zell-Tracking).

Ein weiterer Schwerpunkt der optischen Analyse ist die Mikroskopie von Biofilmen. Durch diev orhandenen Systeme ist es nicht nur möglich die Ausbildung des Biofilms zu quantifizieren, sondern auch die Struktur des Biofilms zu untersuchen.

Weitere optische Verfahren:

  • Weißlichtinterferometrie zur Bestimmung von Oberflächentopografien im Nanometerbereich
  • Ellipsometrie zur Bestimmung von Schichtdicken im Nanometerbereich

Beide optischen Verfahren haben im Gegensatz zu anderen Verfahren den Vorteil, einerelativ große Fläche im cm-Bereich untersuchen zu können. Außerdem kann die optische Methode der Ellipsometrie mit der akustischen Methode der Quartzkristallmikrowaage kombiniert werden. Durch die Methodenkopplung der zwei unterschiedlichen Messprinzipien können sowohl physische (Schichtdicke, Viskoelastizität) als auch chemische Änderungen (Wasser- bzw, Salzgehalt) in der Grenzschicht in Echtzeit verfolgt werden.

Spektroskopische Analyse

Mit Hilfe der IRRAS-Technik (Infrarot-Reflexions-Absorptionsspektroskopie) können dünne Schichten wie Polyelektrolytmultilayer oder Tetraetherlipide hinsichtlich der Organisation der Moleküle in den Schichten untersucht werden. Sie erlaubt auch die Bestimmung von Bindungsverhältnissen in der Schicht. Durch eine spezielle Probenkammer mit Temperatur- und Feuchtesteuerung können die Untersuchungen unter anwendungsrelevanten Umgebungsbedingungen in der Humanmedizin durchgeführt werden (üblicherweise 37° Celsius und 100 Prozent Luftfeuchte).