Quantensprung in der Zellbildgebung dank Ostschweizer Technologie
Ein interdisziplinäres Forschungsteam unter Beteiligung der OST – Ostschweizer Fachhochschule hat ein photonenzählendes System entwickelt, das Zellaktivitäten in lebenden Organismen erstmals präzise und nahezu in Echtzeit sichtbar macht. Gemeinsam mit der Universität Zürich und dem Industriepartner Prospective Instruments setzt das Projekt neue Massstäbe in der biomedizinischen Bildgebung.
In Forschung und Klinik stellt sich seit Jahren dieselbe zentrale Frage: Wie lassen sich gesunde und krankhafte Zellen zuverlässig unterscheiden und zwar genau dann, wenn es darauf ankommt. Konventionelle bildgebende Verfahren liefern zwar detaillierte Daten, jedoch oft mit zeitlicher Verzögerung. Für den Einsatz während einer Operation ist das zu spät.
«Es gibt Stoffwechselvorgänge, anhand derer man erkennen kann, ob eine Zelle gesund oder pathologisch ist. Diese Information ist für den Chirurgen während der Operation entscheidend und nicht erst eine Stunde später», sagt Prof. Dr. Bruno Weber vom Bruno Weber Lab der Universität Zürich.
Photonenzählung als technologische Schlüsselinnovation
Die technologische Lösung stammt aus dem IMES Institut für Mikroelektronik, Embedded Systems und Sensorik der OST. Entwickelt wurde ein photonenzählendes Modul für die Fluoreszenz-Lebensdauerbildgebung (FLIM). Das System misst einzelne Photonen mit extrem hoher zeitlicher Präzision und erzeugt dadurch Live-Bilder zellulärer Prozesse.
«Das Instrument ist im Grunde eine extrem schnelle Stoppuhr, die Licht in Zeiträumen misst, in denen es nur wenige Zentimeter zurücklegt», erklärt Dr. Luca Ravotto von der Universität Zürich.
Neben der hohen Messgenauigkeit bietet das System weitere Vorteile: Es ist robuster gegenüber hoher Lichtintensität und deutlich kostengünstiger als bisherige FLIM-Lösungen. Damit rückt der Einsatz ausserhalb spezialisierter Forschungslabors erstmals realistisch näher.
Zusammenarbeit als Erfolgsfaktor
Ein zentraler Erfolgsfaktor war die enge, interdisziplinäre Zusammenarbeit der Projektpartner. «Unsere Kollegen von der Uni sind nicht nur Biologen, sondern denken auch wie Elektroingenieure. Diese gemeinsame Sprache hat das Projekt enorm beschleunigt», sagt Prof. Dr. Paul Zbinden, Projektleiter an der OST.
Die Kooperation hat bei allen Beteiligten neue Kompetenzen geschaffen und bildet die Grundlage für weitere Entwicklungen. Ein Folgeprojekt mit Fokus auf Echtzeitdiagnostik während chirurgischer Eingriffe ist bereits in Planung.
Text: pd/red