Digitales Lasermikroskop für tiefer liegendes Gewebe
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Mit dem von Dr. Katrin Philipp entwickelten digitalen Lasermikroskop lassen sich insbesondere tieferliegende Gewebeschichten untersuchen, wie sie z. B. bei Patienten in der Schilddrüse zu finden sind. Für ihre herausragende Dissertation wurde Dr. Philipp mit dem Bertha-Benz-Preis 2020 geehrt.
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Bisher sind in der Medizintechnik viele optische Verfahren bei tiefen Gewebeuntersuchungen an ihre Grenzen gelangt, weil Abbildungsfehler die Bildqualität erheblich beeinträchtigten. An der Professur für Mess- und Sensortechnik realisierte Dr. Philipp mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) ein neuartiges Laser Mikroskop.
Lasermikroskop dringt in tiefe Gewebeschichten
Sie nutzte eine adaptive Linse, die an der Universität Freiburg von der Professur für Mikroaktorik entwickelt wurde. Erstmals können mit einer minimalistischen adaptiven Optik Bilder mit hoher Auflösung in tiefen Gewebeschichten erfasst werden. Das gestattet einen einfach bedienbaren und kompakten Aufbau.
Mit der Entwicklung wird zudem eine Demokratisierung vom computerbasierten Laserstrahl Microscope anvisiert. „Mit dieser Technologie entsteht in Zukunft ein neuartiges bildgebendes medizinisches Verfahren, das zum einen eine schnellere, einfachere und kostengünstigere Diagnostik ermöglicht, zum anderen entfällt die aufwendige chemische oder mechanische Präparat Erstellung der untersuchten Proben“, so Dr. Philipp.
Paradigmenwechsel in der Biomedizin
Das digitale Lasermikroskop eröffnet besonders bei der Untersuchung tieferliegender Gewebeschichten völlig neuartige Diagnose Möglichkeiten des Patienten. Einsatz findet es beispielsweise zur Untersuchung bei Veränderungen in der Schilddrüse. Das von Dr. Phillip entwickelte und gebaute Laser Mikroskop stelle einen Paradigmenwechsel in der Biomedizin dar.
Katrin Philipp hat mit ihrem neuartigen Lasermikroskop die Fluoreszenz aus den Schilddrüsen von Zebrabärblings Embryonen aufgenommen. Die Tiere mussten dabei nicht getötet werden.
Cochlea Implantat mit 3D-Druck von Mikrostrukturen verbessert
Diese Fischart stellt ein weitverbreitetes Modell zur Entwicklung und Anlagerung schädlicher Umweltgifte in der Schilddrüse auch beim Menschen dar. Hier bietet das smarte Mikroskop einen entscheidenden Vorteil:
Im Gegensatz zur bisher aufwändigen Präparation der Proben nach dem methodischen Goldstandard mit der anschließenden Zerlegung der Tiere in dünne Scheibchen, erfolgt die Messung mit der neuen Technologie an einem lebenden Organismus unter Betäubung. So kann im Prinzip die zeitliche Entwicklung an derselben Probe nachverfolgt werden. So lässt sich genauer untersuchen, wie sich Umweltgifte auf die Entwicklung eines Organismus auswirken.
Forschungsarbeit mit Bertha-Benz Preis ausgezeichnet
Das neue Laser Verfahren beruht auf einer theoretisch und experimentell ausgesprochen anspruchsvollen Forschungsarbeit. Mit ihm wurde ein international sichtbarer Fortschritt für die Lasermikroskopie erreicht, der eine besondere ingenieurwissenschaftliche Leistung an der Schnittstelle von Biologie, Mikrosystemtechnik und Messtechnik darstellt. Die Ergebnisse der Forschungsarbeit wurden in der Zeitschrift Scientific Reports veröffentlicht. Die Forschungsarbeit wurde an der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik der TU Dresden eingereicht und mit summa cum laude bewertet.
Für ihre Dissertation „Investigation of aberration correction and axial scanning in microscopy employing adaptive lenses“ hat die Daimler und Benz Stiftung Dr. Katrin Philipp von der TU Dresden mit dem Bertha-Benz-Preis 2020 ausgezeichnet.
Die Bertha-Benz-Preisträgerin 2020
Dr. Katrin Philipp über ihre Dissertation mit dem Titel Investigation of aberration correction and axial scanning in microscopy employing adaptive lenses: