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Lensloser Mikroskopie-Chip für diagnostische Anwendungen

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Forscher an der Universität von Connecticut haben ein linsenloses Mikroskop entwickelt, das einem Beobachter ein enormes Sichtfeld ermöglicht

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Anstelle eines Objektivs setzt das System auf einen Diffusor, der zwischen dem abzubildenden Objekt und dem Kamerasensor liegt. Diese neuartige Technologie könnte Klinikern bei der Beurteilung von diagnostischen Gewebeproben sehr helfen, indem sie zwei ganze Objektträger auf einmal betrachten können.

Konventionelle Mikroskope erlauben es einem Beobachter, jeweils nur einen sehr kleinen Teil eines Objektträgers zu betrachten. Dies macht die Beurteilung von Gewebeproben zur Diagnose von Krankheiten umständlich und zeitaufwendig. Das Sichtfeld für Lichtmikroskope beträgt typischerweise nur 1-2 Millimeter, während Gewebeproben häufig mehrere Zentimeter breit sein können.

Um dieses Problem zu lösen, machten sich diese Forscher daran, eine neue Mikroskopietechnik zu entwickeln, die ein drastisch vergrößertes Sichtfeld ermöglicht. Dabei wird eine Probe mit einem fokussierten Lichtstrahl beleuchtet und dann ein Diffusor zwischen der Probe und dem Kamerasensor anstelle einer Linse verwendet. Während der Sensor Bilder aufnimmt, bewegt sich der Diffusor zufällig um die Probe, und das System rekonstruiert später aus den gewonnenen Informationen ein endgültiges Bild.

"Dieser Ansatz reduziert die Verarbeitungszeit und die Kosten und ermöglicht es, ein vollständigeres Bild der Probe zu erstellen", sagte Guoan Zheng, ein an der Studie beteiligter Forscher. "Stellen Sie sich vor, Sie könnten ein ganzes Buch auf einmal lesen, statt nur eine Seite auf einmal. Das ist im Wesentlichen das, was wir hoffen, dass unsere Technologie den Klinikern die Möglichkeit gibt, dies zu tun"

Die Technologie des Teams verfügt über ein Sichtfeld von 30 mm2, das es den Ärzten erlaubt, zwei vollständige Gewebeschnitte gleichzeitig zu analysieren. Interessanterweise müssen die Proben mit diesem System vor der Analyse nicht gefärbt werden, um Merkmale wie den Kern zu erkennen. Tatsächlich haben die Forscher die Technik so entwickelt, dass Merkmale wie der Kern automatisch identifiziert und gezählt werden können.

"Mit unserem linsenlosen, schlüsselfertigen Imaging-System können wir die physikalischen Grenzen der Optik umgehen und hochauflösende quantitative Informationen für die On-Chip-Mikroskopie gewinnen", so Zheng. "Wir freuen uns, diese Technologie für kommerzielle und klinische Anwendungen weiter zu verfeinern, um eine spürbare Wirkung für Patienten und Forscher zu erzielen"