Fluoreszenzmikroskop zum Eigenbau

Fluoreszenzmikroskope gehören zu den wichtigsten Instrumenten der modernen Biologie. Sie nutzen einen speziellen physikalischen Effekt – die Fluoreszenz –, um besonders informative Bilder zu erzeugen. Allerdings sind handelsübliche Fluoreszenzmikroskope sehr teuer und finden sich dementsprechend nur in gut ausgestatteten Laboren. Ein Forschungsteam hat nun ein kostengünstiges Fluoreszenzmikroskop entwickelt, das sich aus einfach bestellbaren Komponenten für rund 30 bis 50 Euro selbst zusammenbauen lässt. Das eröffnet zahlreiche neue Einsatzmöglichkeiten, wie die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Fachblatt „Scientific Reports“ schreiben.

Werden fluoreszierende Stoffe mit Licht einer bestimmten Wellenlänge angestrahlt, geben sie daraufhin Licht einer anderen Wellenlänge wieder ab. Diesen Effekt machen sich Forschende zunutze: Wenn sie ein Präparat mit fluoreszierenden Teilen unter einem Fluoreszenzmikroskop untersuchen, können sie das Licht, das zur Belichtung eingesetzt wird, herausfiltern. Im Mikroskop ist dann nur noch das Licht zu sehen, das die fluoreszierenden Teile zurückwerfen. So lassen sich durch geschickte Präparation mit fluoreszierenden Farbstoffen sonst kaum erkennbare Strukturen mit hohem Kontrast sichtbar machen.

Madison Schaefer von der Winona State University in den USA hat mit ihren Kolleginnen und Kollegen einen kostengünstigen Aufbau entwickelt, um die Mikroskopiemethode auch in kleinen Laboren, Schulen und Universitäten zu ermöglichen. Ihr Fluoreszenzmikroskop besteht aus einer handelsüblichen Vergrößerungslinse, die man vor ein Smartphone oder Tablet spannen kann. Außerdem nutzten die Forschenden einfache Filter, wie sie auch bei der Bühnenbeleuchtung zum Einsatz kommen. Das Ganze wurde mithilfe von Sperrholzplatten in passender Position gehalten.

Um den Aufbau zu testen, untersuchte das Forschungsteam Embryos von Zebrafischen. Diese speziell gezüchteten Fische werden in vielen Laboren weltweit als Modellorganismen genutzt. Denn sie sind wegen fehlender Hautpigmente durchsichtig, während spezielle Moleküle in ihrem Herzgewebe, Rückenmark oder Hinterhirn fluoreszieren. Diese Moleküle regten die Forschenden mit einer blauen LED-Lampe zum Leuchten an und nahmen dann mit verschiedenen Smartphones und Tablets Bilder auf.

Mithilfe der Linse ließ sich eine fünffache Vergrößerung erzielen. Das machte Strukturen bis hin zu nur zehn Mikrometer Größe sichtbar – scharf genug, um einzelne Pigmentzellen im Inneren der Zebrafische zu identifizieren. So ließ sich der Herzschlag der Embryos verfolgen und durch den Einsatz frei erhältlicher Bildbearbeitungssoftware sogar die Bewegung einzelner Herzkammern nachvollziehen. Das ist ein überzeugender Nachweis, wie gut sich auch mit derart günstigen Komponenten arbeiten lässt.

Quelle: M. A. Schaefer et al., Scientific Reports (2023)

Aufbau und Bilder des Fluoreszenzmikroskops