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Mikroskopie: Expansionstrick macht Unsichtbares sichtbar

Was tun, wenn eine Probe zu klein ist, um sie unter dem Mikroskop zu erkennen? Statt ihr Instrument zu verbessern, greifen Wissenschaftler zu einer raffinierten Strategie.
Hippocampus der Maus

Manche Dinge sind einfach zu klein, um sie mit dem Lichtmikroskop auseinanderhalten zu können. Erst Techniken wie die superhochauflösende STED-Mikroskopie erlauben es, diese Grenzen zu überwinden und immer kleinere Details sichtbar zu machen.

Einen ganz anderen Weg schlagen jedoch Wissenschaftler um Ed Boyden vom Massachusetts Institute of Technology vor: Mit einem stark saugfähigen Mittel lassen sie ihre Proben auf bis zu viereinhalbfache Größe anschwellen. Dadurch werden Strukturen sichtbar, die im normalen Lichtmikroskop eigentlich nicht erkannt werden können. »Wir haben uns überlegt, ob wir nicht einfach alles andere größer machen können«, zitiert »Nature« den Forscher, der das Verfahren auf einer Konferenz vorstellte.

Konkret gehen die Wissenschaftler so vor: Die eigentlich interessanten Strukturen, zum Beispiel Moleküle in den Synapsen von Nervenzellen, werden mit Hilfe eines Fluoreszenzfarbstoffs markiert. Dann versetzen sie die Probe mit Acrylat, das zu den so genannten Superabsorbern zählt und große Mengen Wasser aufnehmen kann. Ein chemischer Cocktail bindet die Farbstoffe an das Gitter aus Acrylatmolekülen und fixiert sie, der Rest der Probe wird aufgelöst. Schwillt das Acrylat nun an, bleiben die relativen Positionen der farbmarkierten Moleküle erhalten, während gleichzeitig ihr Abstand wächst.

Die Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen liegt bei 200 Nanometern, kleinere Strukturmerkmale können nicht mehr auseinandergehalten werden. Mit Hilfe der »Expansionsmikroskopie«, schätzen die Wissenschaftler, sollten sich allerdings noch Strukturen im Bereich von 60 Nanometern auflösen lassen. Das Verfahren haben sie unter anderem an Gewebeschnitten des Mäusehippocampus getestet.

»Das ist eine geniale Idee«, sagte Guy Cox von der University of Australia in Sydney gegenüber dem Magazin »Nature«, »aber ob sie auch praktischen Nutzen haben wird, ist noch offen.« Am wahrscheinlichsten sei die Anwendung im Verbund mit anderen superhochauflösenden Techniken, um deren Grenzen noch ein Stück weiter nach unten zu verschieben.

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