Medizinische Physik 3: Medizinische Laserphysik [2004]

9 Hochauflösende 3D-Lichtmikroskopie 201
Abb. 9.8. (a) Multiphotonen-xy-Bild eines menschlichen Chromosoms angeregt
bei 970 nm mit 250-fs-Pulsen; (b) Abhängigkeit der Fluoreszenzintensität von der
Leistung des anregenden Lichts; (c) Profil durch Datensatz aus (a)
der Strahl über die Probe gerastert, sondern die Probe bewegt. Als Farbstoff
diente DAPI. Die Anregung erfolgte mittels eines modengekoppelten Titan-
Saphir-Lasers (Coherent Mira 900F) bei der Wellenlänge von λexc = 790 nm
und mit Pulsen von τ ≈ 150 fs. Die mittlere Leistung Pave im Fokus betrug
ca. 4 mW und die Pulsrepetitionsrate f = 76 MHz. Abbildung 9.8a zeigt ein
einzelnes XY-Bild eines ähnlich präparierten Chromosoms, das unter gleichen
Bedingungen im Dreiphotonenmodus aufgenommen wurde; die Anregungswellenlänge
betrug λ = 970 nm. Abbildung 9.8b zeigt ein Profil durch
die Daten, und Abb. 9.8c zeigt die Abhängigkeit der Fluoreszenz von der Anregungleistung
Pave. Man erkennt, dass man erst bei höheren Leistungen eine
nahezu exakte dritte Potenz der nichtlinearen Abhängigkeit bekommt.
Es gibt eine Reihe weiterer Anwendungen der Zweiphotonenmikroskopie,
die, obwohl hier nicht bildlich dargestellt, sehr wichtig sind. Aufgrund seiner
Fähigkeit in tiefere Bereiche streuender Proben einzudringen, wird dieses
Verfahren zunehmend in der Neurophysiologie eingesetzt. Hier erlaubt die
Zweiphotonenmikroskopie die Beobachtung der Funktion von Nervenzellen in
lebenden Gehirnschnitten. Von ähnlich großem Potential sind Beobachtungen
von tieferen Regionen der Haut, die mit Einphotonenmikroskopie aufgrund
zu starker Streuung kaum zugänglich wären. Potential hat auch die
gezielte photochemische Freisetzung von bestimmten Verbindungen (caged
compounds) im Innern der Zelle. Ein Beispiel dafür ist die Freisetzung von
ATP und von verschiedenen Farbstoffen wie Rhodamine. Denkbar ist ebenfalls
die dreidimensionale Freisetzung reaktiver Verbindungen zur photodynamischen
Chemotherapie in der Krebsbekämpfung. Für weitere Anwendungen
sei hier auf die weiterführende Literatur verwiesen.