Auszeichnung für hochauflösende Mikroskopie-Methode

Eine interdisziplinäre Kooperation mehrerer Forschungsinstitute ist am 15.11.2023 mit dem Wissenschaftspreis des Beutenberg-Campus Jena e. V. geehrt worden. Der Preis, der erstmalig in der Kategorie „Exzellente interdisziplinäre Kooperation“ vergeben wurde, ging an das Team um Prof. Dr. Jens Limpert, Dr. Jan Rothhardt und Prof. Dr. Thomas Pertsch vom Institut für Angewandte Physik der Universität Jena, Fraunhofer IOF und Helmholtz-Institut Jena sowie Dr. Falk Hillmann vom Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut (HKI). Die Forschenden haben ein neuartiges Mikroskopie-Verfahren entwickelt, das im extrem ultravioletten Lichtspektrum Einblicke in die Nanowelt der Mikroorganismen ermöglicht. Der Preis ist mit 1.000 Euro dotiert.

Ein Anwendungsbereich der neuen Methode kann die Infektionsforschung sein. Um gezielt Heilmethoden für Infektionskrankheiten zu entwickeln, ist ein möglichst genaues Wissen über Entwicklungsstadien von Krankheitserregern und deren Wechselwirkung mit befallenen Zellen notwendig. Extrem ultraviolettes (EUV) Licht mit sehr kurzer Wellenlänge eignet sich dafür besonders gut, da es Mikroskopie mit sehr hoher Auflösung (kleiner als 20 Nanometer) erlaubt.  

Nanostrukturen erhöhen die Auflösung

Das neuartige EUV-Mikroskop basiert auf der sogenannten Ptychographie, einer speziellen Form der computergestützten, linsenlosen Bildgebung. Dafür nutzt das Mikroskop eine strukturierte EUV-Beleuchtung. Das heißt, die Strahlung, mit der die Probe beleuchtet wird, ist durch eine spezielle Maske geformt und projiziert dadurch bestimmte Strukturen im Nanometerbereich, wie Muster oder Linien, auf die biologische Probe. Die EUV-Masken bestehen aus dünner Metallfolie, die mittels fokussiertem Ionenstrahl strukturiert werden. 

Durch die Kombination der nanostrukturierten Masken, der EUV-Lichtquelle und des neuartigen EUV-Mikroskops konnte das Jenaer Team eine Rekordauflösung von 16 Nanometern erzielen. Speziell haben die Forschenden Keimlinge des Pilzes Aspergillus nidulans und Escherichia coli Bakterien untersucht und konnten dabei sowohl den Spitzenkörper des Pilzes darstellen, als auch die chemische Zusammensetzung der Bakterien-Zellwand in unterschiedlichen Stadien der Zellteilung identifizieren.