Medizinische Physik 3: Medizinische Laserphysik [2004]

216 M. Hausmann
10.1 Historie
Das erste Gerät zur Analyse von Zellen, das ein Flusssystem als Träger benutzte,
wurde 1934 von Moldavan vorgestellt [21]. Dabei wurden in erster
Linie Blutzellen piezoelektrisch gezählt. Das Flusssystem, das mit dünnen
Kapillaren arbeitete, hatte jedoch noch erhebliche Probleme durch die Aggregation
von Partikeln. Dieses Problem wurde durch Verwendung einer Hüllstromflüssigkeit,
d.h. eines laminar strömenden Flüssigkeitsmantels, der den
Partikelstrom umgab, Anfang der 50er Jahre gelöst [6]. Gegenüber einer
Glaskapillare mit harten Wänden ist eine solche ” Flüssigkeitskapillare“ elastisch
und daher weniger empfindlich gegen einen Verschluss duch Aggregation
der Zellen. Dieses Prinzip wird heute in allen Flusszytometern genutzt.
Ebenfalls Anfangs der 50er Jahre publizierte Coulter eine Methode, durch
Messung der elektrischen Charakteristik (Widerstandsänderung) einer Öffnung
beim Durchströmen mit einer Zellsuspension in einer leitenden Flüssigkeit
die Größe einer Zelle zu bestimmen. Diese Entwicklung führte zum
sog. ” Coulter-Counter“ [4]. Als einzige nichtoptische Analysetechnik in der
Flusszytometrie findet diese Technik heute breite Anwendung, insbesondere
in der hämatologischen Diagnostik und Forschung.
Mitte der 60er Jahre führten Kamentsky und Mitarbeiter mit Hilfe von
Spektrometern zum ersten Mal quantitative Messungen an Zellkonstituenten
in einem Zweiparamterflusszytometer durch, bei dem Optik und Probenstrom
orthogonal angeordnet waren. Bis zu 500 Zellen pro Sekunde konnten
analysiert werden [16]. Zur gleichen Zeit entwickelte Sweet einen High-
Speed-Oszillograph, der mit geladenen Tintentröpfchen schrieb [31]. Nach
dem Prinzip dieses Tintenstrahldruckers baute Fulwyler den ersten Zellsorter
[9].
Ende der 60er Jahre setzte sich in der biologischen Forschung die Fluoreszenzfärbung
gegenüber der bisher genutzten Absorptionsfärbung durch.
Das erste triaxiale, orthogonale Analysesystem, bei dem Probenstrom, Lichtstrahl
und die optische Achse des Detektionssystems zueinander senkrecht
stehen, wurde in Los Alamos, USA, gebaut [33]. Erstmals kam hierbei ein
Argon-Ionen-Laser als Lichtquelle zum Einsatz.
Aus all diesen Einzelentwicklungen entstand schließlich ein Tröpfchensorter
zur Analyse und Sortierung von Zellen nach Fluoreszenz- und Streulichtparametern,
der als ” Urvater“ der heutigen Flusszytometer anzusehen
ist [3, 14, 15]. Prinzipielle Änderungen dieses Systems nach Hulett und Bonner
sind bis heute praktisch nicht mehr vorgenommen worden. Es wurden
lediglich die Detektionskanäle für die simultane Detektion von mehreren Fluoreszenzfarbtstoffen
und die Zahl der Laseranregungslichtquellen erhöht
[1, 8, 17, 29].
Mit Verbesserung der Sensitivität und Fluoreszenzausbeute der zur Verfügung
stehenden Fluorochrome wurde es möglich, kleinere Laser (z.B. luftgekühlte
Argon-Ionen- oder HeNe-Laser) einzusetzen, und so kompaktere
Laborgeräte zu bauen. Schnellere Detektionselektronik und leistungsfähigere