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Ein Mikroskop, das Grosses schafft

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Das ist ein bezahlter Beitrag mit kommerziellem Charakter. Text und Bild wurden von der Firma Muster AG aus Musterwil zur Verfügung gestellt oder im Auftrag der Muster AG erstellt.

«Es waren die teuersten zehn Meter für einen Transport.» Barbara Rothen-Rutishauser seufzt noch heute, wenn sie an den Einbau des neuen Transmissions-Elektronenmikroskops in das Adolphe-Merkle-Institut (AMI) in der Klinik Garcia vor einem Jahr denkt. Die Transportfirma habe das 600 000 Franken teure Gerät bis vor die Haustüre geliefert und konnte ab da keine Verantwortung mehr übernehmen. So brauchte es eine zusätzliche Versicherung, um das Hightechgerät über Rampen und Treppen in ein Untergeschoss des Gebäudes zu bewegen.

«Das Gerät ist auch nicht dafür gemacht, um herumgeschoben zu werden», sagt Rothen, Co-Leiterin der Abteilung Bio-Nanomaterialien am AMI. Jetzt befindet sich das Elektronenmikroskop in einem abgedunkelten Raum, der möglichst wenig Vibrationen ausgesetzt ist. «Das Gerät kann den Querschnitt eines Haars auf einen Durchmesser von 30 Metern vergrössern», sagt Dimitri Vanhecke, Verantwortlicher für Mikroskope am AMI. Da stören schon Vibrationen, die ein auf der Perolles-Allee fahrender Bus verursacht.

Bereits in den provisorischen Räumlichkeiten in Marly hatten die Wissenschaftler des AMI ein Elektronenmikroskop benutzt. Dieses war aber mittlerweile 30 Jahre alt. Das neue Tomografie-Elektronenmikroskop ist gemäss Vanhecke zwar «nicht das beste Gerät der Welt, aber es kann sehr, sehr viel». Vor allem erlaube es Abbildungen in 2D und in 3D. «Es spricht mehrere Sprachen und passt somit bestens zu Freiburg», sagt er.

Das Mikroskop ist etwa 2,5 Meter hoch. Es funktioniere ähnlich wie ein Lichtmikroskop, nur sei die Anordnung gerade umgekehrt, erklärt der Mikroskopist. Die Lichtquelle befindet sich oben, aber es verwendet nicht Licht, sondern Elektronen. Diese machen durch elektromagnetische Linsen das Präparat sichtbar, welches der Forscher auf Pulthöhe vor sich hat. Er kann das Bild wie bisher über ein Okular sehen, oder er sieht es via Kamera auf einem von zwei Bildschirmen.

Im Gegensatz zu früher, als Mikroskopiebilder mit Silbernitrat auf Negative gebrannt werden mussten, sind die Bilder heute elektronisch sofort zur Weiterverwertung bereit. Sie erscheinen in zwei Farbtönen: Schwarz und Weiss.

Insbesondere die elektromagnetischen Linsen erhitzen beim Benützen und müssen mit Wasser gekühlt werden. Dazu ist eine Pumpe nötig, die wiederum vibriert. Auch diese Störquelle galt es, vom Gerät fernzuhalten.

Ein Elektronenmikroskop habe fast jede Universität, sagt Rothen. Aber so eines wie das AMI benutzen in der Schweiz sonst nur noch die Universitäten Genf und Basel und die ETH Zürich und Lausanne. In Freiburg werde es von Doktoranden und Postdoktoranden aller fünf Forschungsgruppen des Instituts und auch von anderen Departementen der Fakultät benutzt. Dimitri Vanhecke erstellt den Benutzungsplan, nachdem mit den Benutzern abgeklärt ist, ob der Einsatz des Geräts wissenschaftlich Sinn macht. Aber noch so ist das Transmissions-Elektronenmikroskop täglich ausgelastet, oft auch an Wochenenden.

Trends, Daten, Bild

«Es ist ein Routinegerät für die Nanoforschung und typisch für die Materialwissenschaften», sagt Vanhecke. «Man muss Materialien charakterisieren können und aufzeigen, wo in einer Zelle sie sich befinden.» In den neun Monaten, in denen das Gerät im Einsatz ist, habe man dadurch einige wissenschaftliche Artikel publizieren können. «Aber es geht nicht so schnell, dass in diesen neun Monaten auch viele Resultate herausschauen. Erst suchen die Forscher nach Trends, dann prüften sie die Relevanz der Daten und am Schluss entsteht dank dem Mikroskop ein Bild, das ausdrückt, was die wissenschaftliche Forschung erhärtet hat.»

Sommerserie

Freiburg Hightech–Besuch im Labor

Ob an Instituten der Hochschulen oder der Universität, in den Forschungs- und Entwicklungsabteilungen von Unternehmen oder in Zusammenarbeit von privaten und öffentlichen Partnern: In Freiburg wird viel geforscht. Oft abseits der öffentlichen Wahrnehmung leisten Forscher und Entwickler Grosses. Sie untermauern den Ruf Freiburgs, ein fortschrittlicher Innovationsstandort zu sein. Im Rahmen einer Sommerserie blicken die Freiburger Nachrichten in Labors des ganzen Kantonsgebietes und gewähren Einblicke in Projekte, welche die Zukunft prägen sollen.uh

Forschung : Krebszellen und neue Materialien

A m AMI laufen verschiedene Forschungsprojekte, bei welchen das Transmissions-Elektronenmikroskop wertvolle Dienste leistet. Dimitri Vanhecke fasst einige davon zusammen:

• Biomedizin: «Wir versuchen herauszufinden, wo Nanomaterialien in den Zellen sind, wie sie da reinkommen und wie sie verteilt sind. Indem wir diese Materialien lokalisieren können, untersuchen wir, wie sie von menschlichen Zellen aufgenommen werden. Dieses Wissen kann in der Medizin Anwendung finden.»

• Liposomen: «Es laufen Projekte zur Untersuchung der Medikamenten-Verabreichung. Insbesondere interessiert die Verabreichung von Antikrebs-Medikamenten in Krebszellen. Mit einem genaueren Wissen diesbezüglich müssten nicht wie bei einer Chemotherapie Wirkstoffe über den ganzen Körper in verdünnter Form verabreicht werden. Da sind wir auf dem Sprung von der Grundlagenforschung zur Anwendung.»

• Materialforschung: «Nehmen wir harte Materialien wie Kristalle und Metallpartikel: Betrachtet man sie auf atomarer Ebene, erkennt man verschiedene Schichten. Dank einem reflektierenden Elektronenstrahl können wir den Abstand zwischen diesen Schichten und ihren Atomen messen.» uh

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