Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben ein neuartiges laserbasiertes Verfahren entwickelt, mit dem sich empfindliche mikroskopische Objekte wie Zellen oder Zellbestandteile kontaktlos in alle drei Raumrichtungen drehen lassen. Die Technik ermöglicht deutlich genauere 3D-Abbildungen und schont dabei die Proben.

Das Team um Professor Moritz Kreysing und Dr. Fan Nan vom Institut für Biologische und Chemische Systeme erzeugt mit einem Laser gezielte, minimale Temperaturunterschiede in der umgebenden Flüssigkeit. Dadurch entstehen feine Strömungen, die die frei schwimmende Probe sanft bewegen und rotieren lassen – ohne jede mechanische Berührung durch Pipetten, Nadeln oder Greifer.

Während bisherige laserinduzierte Strömungen nur Bewegungen in einer Ebene erlaubten, ist es den Forschenden nun gelungen, kontrollierte Drehungen im dreidimensionalen Raum zu realisieren. Durch schnelles Abtasten mit dem Laser entsteht eine schraubenförmige Strömung, die das Objekt wie in einem sanften Strudel dreht.

Die neue Methode ist besonders für die medizinische Grundlagenforschung und die Untersuchung lebender Zellen relevant. Bisherige Mikroskopaufnahmen liefern zwar hochaufgelöste Bilder in einer Ebene, in der Tiefe sind sie jedoch oft ungenau. Durch gezieltes Drehen der Probe können Strukturen aus verschiedenen Blickwinkeln erfasst und zu präzisen 3D-Modellen zusammengesetzt werden.

Professor Moritz Kreysing erklärte, dass sich Proben genauer ausrichten lassen und dadurch mehr Details sichtbar werden. Dies sei eine zentrale Voraussetzung, um biologische Strukturen und Prozesse besser zu verstehen. Langfristig könnte die Technik auch für kontaktfreie Mikromanipulation, mikroskopische Robotik oder präzise Fertigungsprozesse im Kleinstmaßstab interessant sein.

Die Studie ist in der Fachzeitschrift Light: Science & Applications erschienen.

Original Paper:

Helical opto-thermoviscous flows drive out-of-plane rotation and particle spinning in a highly viscous micro-environment | Light: Science & Applications

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Redaktion: X-Press Journalistenbüro GbR

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