Chasing CARS...

Es ist soweit. Die Spannung ist sicherlich schon riesengroß und um es nicht damit zu übertreiben kommt nun die (ich bin sicher) lange ersehnte Erklärung weswegen ich überhaupt hier bin...

Die Technik mit der ich arbeite nennt sich CARS-microscopy, das steht für Coherent Anti-Stokes Raman Scattering und der Begriff "microscopy" deutet schon an, dass es sich dabei um ein bildgebendes Verfahren handelt. Das ganze beruht auf einem speziellen Fall des so genannten Raman-Effekts (Raman hieß der schlaue Mensch, der den Effekt zum ersten mal beschrieben hat) der kurz gesagt das Phänomen beschreibt, dass das Laserlicht, das an einer Probe die man untersuchen möchte gestreut wird, andere Wellenlängen (und zwar ganz bestimmte), d.h. andere "Farben" hat, als das, welches man einstrahlt.Welche Wellenlängen dabei auftreten hängt in ganz bestimmter Weise von der Probe ab.

Man kann sich Moleküle (bei denen sich das am anschaulichsten beschreiben lässt) als Kugeln vorstellen, die über Spiralfedern miteinander verbunden sind. Die Kugeln entsprechen in diesem Fall den Atomen, die Federn den Bindungen zwischen den Atomen. Wenn man sich jetzt den einfachen Fall von zwei Kugeln und einer Feder dazwischen vorstellt und man dem Spielkind in sich freien Lauf lässt, dann schubst man früher oder später mal die eine an. Was passiert? Genau, das ganze fängt an zu schwingen und zwar desto mehr und/oder schneller, je fester und/oder öfter man anschubst. So, nachdem wir aber keine Kugeln vor uns haben, sondern Atome und auch keine echten Federn dazwischen wird die ganze Sache ein bisschen kompliziert. Man kommt nämlich in eine Größenordnung in der der Begriff "Quantenmechanik" sein Unwesen treibt und damit gelten andere Spielregeln. Der Begriff sagt nämlich schon, dass hier eine Art von Quantisierung herrscht. Auf der atomaren Skala kann man nämlich nicht einfach mal beliebig schnell oder beliebig fest schubsen, sondern nur mit ganz bestimmten Geschwindigkeiten bzw. Stärken, d.h. man kann dem Molekül (den Kugeln mit der Feder) nur ganz Bestimmte "Päckchen" an Energie zu führen.

Was hat das jetzt mit der Bildgebung zu tun?

Wenn man eine ganz bestimmte Päkchengröße an Energie in ein solches Molekül hinein schickt, bekommt man eine ganz bestimmte Antwort in Form von Licht einer ganz bestimmten Wellenlänge (Farbe). Das schöne ist, dass man mit der Energie (das heißt mit der Art wie man schubst) aussuchen kann welche Moleküle Antworten, das heißt, welche Moleküle so zu sagen am "Leuchten" beteiligt sind das man, zum Beispiel mit einer CCD-Kamera (im Prinzip eine Digitalkamera, nur ein wenig spezieller..und teurer) detektieren kann. Das heißt man kann ohne irgendwelche Farbstoffe, Fluoreszenzmarker, Gentechnik (WAAAAAH, ER HAT DAS G-WORT GESAGT!) oder irgendwelche anderen Eingriffen, kontrastreiche Bilder (Orte an denen viele Zielmoleküle sind erscheinen hell, andere dunkel) von Bereichen mit bestimmter chemischer Zusammensetzung aufnehmen und sogar unheimlich kleine Strukturen, wie z.B. Zellorganellen auflösen. Und damit sind wir auch schon wieder bei meinem Projekt.

Ich benutze diese chemische Spezifität der CARS-microscopy um in biologischen Proben heraus zu finden, wo genau sich z.B. Cholesterin im Verlauf der Arterioslkerose ansammelt, und damit letztendlich wie diese Krankheit verläuft. Man weiß nämlich trotz jahrelanger Forschung immernoch nicht so ganz genau, was vor allem im Frühstadium passiert, weil man bisher nur mit bestimmten Farbstoffen Dinge sichtbar machen konnten, dabei aber das Problem hat, dass diese Farbstoffe den Ablauf in den Zellen die betroffen sind beeinflussen. Wenn man eine Möglichkeit hätte die Krankheit frühzeitig zu diagnostizieren wären natürlich die Heilungschancen größer, weswegen auch schon (erstaunlich weit fortgeschrittene) Versuche laufen, diese Technik in einer Art Endoskop zu verbauen. Naja, aber man muss ja auch wissen wonach man sucht...und das heraus zu finden, oder zumindest einen Teil zu diesem Wissen bei zu tragen, ist meine Aufgabe.

Falls das bisher nicht zu furchtbar war, werde ich in einem der nächsten Updates vielleicht auch noch was zum Krankheitsverlauf erzählen und wonach genau ich suche, aber für heute ists glaub ich ertmal genug.

Zum Abschluss gibts noch ein paar Bilder aus den ersten zwei Wochen irvine. Viel Spaß damit und falls Fragen oder brennendes Interesse an weiteren Informationen bestehen habe ich immer ein offenes E-Mail Postfach ;)

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