10 Sep. Laser dreht Zellen kontaktlos unter dem Mikroskop
Ein laserbasiertes Verfahren, mit dem sich mikroskopisch kleine Objekte wie Zellen kontaktlos in alle drei Raumrichtungen drehen lassen, haben Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) entwickelt. Um aus Einzelbilder aus verschiedenen Blickwinkeln ein 3-D-Modell zusammenzusetzen, müssen Untersuchungsobjekte üblicherweise gedreht werden. Das neue Verfahren ermöglicht nach Angaben der Forschenden diese Drehung auf vollkommen schonende Weise.
Das Team um Professor Moritz Kreysing und Dr. Fan Nan vom Institut für Biologische und Chemische Systeme des KIT nutzt einen Laser, um die Flüssigkeit, in der die Probe schwimmt, punktuell zu erwärmen. Dadurch entstehen feine Strömungen, mit denen freischwebende mikroskopische Objekte gezielt bewegt werden können, ohne mechanische Mikrowerkzeuge wie Pipetten, Nadeln oder Greifer einzusetzen. „Wir manipulieren die Probe nicht direkt“, sagt Nan. „Stattdessen steuern wir die Bewegung der umgebenden Flüssigkeit so, dass sich das Objekt von selbst ausrichtet.“ Zwar waren lasergetriebene Strömungen nach Angaben der Forschenden bereits bekannt, aber nur für Bewegungen in einer Ebene. Nun sind auch kontrollierte Drehungen im Raum möglich, indem durch schnelles Abtasten mit dem Laser eine schraubenförmige Strömung ensteht, die Objekte rotieren lässt.
Durch die dreidimensionale Kontrolle lassen sich Zellstrukturen besser aus verschiedenen Blickwinkeln erfassen, erklären die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. „Wenn sich Proben genauer ausrichten lassen, sehen wir mehr Details“, sagt Kreysing. „Das ist eine zentrale Voraussetzung, um biologische Strukturen und Prozesse besser zu verstehen.“ Langfristig könnte die Methode auch für kontaktfreie Mikromanipulation, mikroskopische Robotik oder präzise Fertigung im Kleinstmaßstab relevant werden, so Kreysing.
Originalveröffentlichung
[Fan Nan et al.: Helical Opto-Thermoviscous Flows Drive Out-of-Plane Rotation and Particle Spinning in a Highly Viscous Micro-Environment; Light Sci Appl, 2026, DOI: 10.1038/s41377-026-02303-8]
Quelle: www.kit.edu
Bild: Fan Nan / KIT