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Transregio 37, Mikro- und Nanosysteme in der Medizin - Rekonstruktion biologischer Funktionen, Teilprojekt Q1: Zelluläre Lasermikroskopie (Prof. A. Heisterkamp (Leibniz Universität Hannover, Institut für Quantenoptik), Prof. O. Stachs), 2009-2013

Im Querschnittprojekt Q1 „Zelluläre Lasermikroskopie“ wurden grundlagenorientierte Untersuchungen zur Laser-Gewebe-Wechselwirkung, die im Rahmen einer ex vivo und in vivo Mikroskopie von organischen Materialien und in der Implantatumgebung auftreten, durchgeführt. Die dabei gewonnenen Ergebnisse bildeten neben dem besseren Verständnis der zur Bildentstehung beitragenden Streulichtquellen und Fluorophore die Basis für die Entwicklung und den Ausbau von Analyse- und Charakterisierungswerkzeugen der einzelnen Transregio-Teilprojekte. Da beim Einsatz von Multiphotonen-Mikroskopie und konfokaler Laser-Mikroskopie Zellen und Gewebe auch im ungefärbten Zustand in ihrer natürlichen Umgebung untersucht werden können, eigneten sich diese Verfahren hervorragend für die Charakterisierung und Beobachtung der zellulären Prozesse, die im Rahmen der einzelnen Projekte des SFB/TRR 37 untersucht wurden. Insbesondere die Möglichkeit des Abgleichs beider komplementärer Verfahren zur nicht-invasiven Bildgebung ohne Zugabe extrinsischer Farbstoffe lässt erstmals eine genaue Analyse intrazellulärer Prozesse ohne invasive Eingriff in deren Abläufe zu. Als primäres, gut zu standardisierendes Referenzobjekt wurde die Hornhaut des Auges genutzt. Hier konnte die Technik bis zum in vivo Einsatz weiterentwickelt werden. Die Möglichkeiten einer multimodalen laserbasierten Bildgebung wurden am Modell des kornealen Crosslinking im Rahmen einer umfassenden nicht-invasiven Charakterisierung der Wundheilung im longitudinalen Kleintierexperiment aufgezeigt. Zusammenfassend wurden im Projekt Q1 laserbasierte Bildgebungsmethoden der linearen und nichtlinearen Mikroskopie in unterschiedlichen Moden weiterentwickelt und dem gesamten Verbund zur Verfügung gestellt. Vereinfacht kamen folgende Methoden einzeln oder multimodal zum Einsatz: Konfokale Laser-Scanning Mikroskopie (CLSM), Zweiphotonenmikroskopie (SHG, THG, Autofluoreszenz), Streulichtmikroskopie unter Nutzung ultrakurzer Laserpulse, Optische Kohärenztomographie (OCT), Optische Projektionstomographie (OPT), Intravital OCT. Methodenabhängig sind unterschiedliche Ankopplungsmoden möglich bzw. notwendig. Mit der Entwicklung von speziellen applikationsspezifischen Lösungen ergaben sich eine Reihe von Spin-off Projekte. Zu nennen sind hier Anwendungen in den verschiedensten Fachdisziplinen beispielweise die endoskopische in vivo Streulichtbildung zur Detektion von Schistosoma im Rahmen der Bilharziose, von Neoplasien des Urothels sowie verschiedener Epithelläsionen des Epithels in der HNO. Weiterhin sind hier auch Applikationen zur Bestimmung der optimalen Laserparameter bei fs-basierter Therapie der Presbyopie (fs-Lentotomie) zu nennen. Die mit den Partnern innerhalb des SFB/TRR 37 durchgeführten Schlüsselexperimente sowie die hohe Anzahl von spin-off Projekten bilden eine Basis für anwendungsnahe Grundlagenprojekte im Rahmen einer DFG-Einzelförderung der Gruppen Stachs und Heisterkamp.