Translationale Optoakustik

Unser heutiges Verständnis der Zellbiologie – in Gesundheit wie Krankheit – basiert maßgeblich auf der optischen Mikroskopie. Ihre größte Stärke liegt bislang in der Nutzung externer Kontrastmittel. Doch diese sind nicht immer einsetzbar und können das natürliche Verhalten biologischer Systeme stören.

Die Zukunft der Mikroskopie liegt daher in der markierungsfreien metabolischen Bildgebung. Sie erlaubt es, biochemische Prozesse in lebenden Zellen zu beobachten – ohne externe Reagenzien, ohne Zerstörung der Probe und ohne Beeinträchtigung der Zellfunktion. Diese Technologie eröffnet neue Möglichkeiten, um zelluläre Reaktionen auf Umweltveränderungen oder therapeutische Eingriffe in Echtzeit zu untersuchen.

Allerdings stellt diese Form der Bildgebung hohe Anforderungen: Sie erfordert die direkte, nicht-invasive Erfassung biomolekularer Inhalte und Reaktionen – eine Herausforderung für klassische Mikroskopieverfahren, die bei Wellenlängen unter 700 nm oft phototoxisch wirken und keine ausreichende biochemische Spezifität bieten. Auch fortschrittliche Methoden wie die stimulierte Raman-Streuung oder Mid-IR-Mikroskopie stoßen an Grenzen, etwa durch geringe Empfindlichkeit oder potenzielle Probenschädigung.

Unser Team im Bereich der translationalen Optoakustik verfolgt das Ziel, eine neue Generation der chemischen Mikroskopie zu etablieren:
Nicht-destruktiv. Markierungsfrei. Molekülspezifisch.

Durch die Kombination von Mid-IR-Anregung mit hochempfindlicher optoakustischer (OA) und optothermischer (OT) Detektion schaffen wir eine Plattform, die:

• Metabolische Mikroskopie lebender Zellen mit hoher biochemischer Spezifität ermöglicht
• Analytische Histologie und Biopsien schnell und präzise auswertet
• Metaboliten in vivo nicht-invasiv überwacht

Diese einzigartige Technologie bietet ein enormes Potenzial für die biomedizinische Forschung und Diagnostik – präzise, schonend und zukunftsweisend.