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Mikroskopie Facility SCI-MED

Aktuell operiert SCI-MED im normalen Core Facility Betrieb. Alle Nutzer*innen müssen entsprechende SARS-CoV-2 Hygieneauflagen einhalten. Mögliche Anfragen hierzu können an den Leiter der Facility gerichtet werden.

SCI-MED (Super-Resolution Confocal/Multiphoton Imaging for Multiparametric Experimental Designs) ist eine neue Mikroskopie-Facility am IEKM. Sie wurde mit dem Ziel etabliert, die experimentelle kardiovaskuläre Forschung in Freiburg mit modernen Mikroskopie-Methoden und ‑Systemen auf dem neuesten Stand der Technik zu ermöglichen.

Mit Unterstützung der DFG (91b-Förderung*) und des Landes Baden-Württemberg* wurden zwei hochmoderne, hochsensitive Fluoreszenzmikroskope von Leica und ein High-End-System zur Bilddatenauswertung in Betrieb genommen. Ein automatisierter Objektträger-Scanner von Zeiss wurde aus IEKM-Mitteln finanziert.

Ein inverses Konfokalmikroskop erlaubt die Aufnahme von optischen Schnittserien und 3D-Bildgebung an verschiedenen Proben, von einzelnen Zellen bis hin zu Gewebeschnitten, Biopsien und intakten Geweben. Ein Weißlichtlaser in Kombination mit hochsensitiver Spektraldetektion ermöglicht dabei über einen breiten Wellenlängenbereich eine nanometer-genau definierbare Anregung und Detektion, und eine zuverlässige, simultane Identifizierung von mehreren verschiedenen Markermolekülen. Das zweite System ist ein aufrechtes Multiphotonen- und Konfokalmikroskop, welches vor allem für die Charakterisierung von Gewebestücken genutzt wird. Dieses Mikroskop kann Fluoreszenzsignale noch tiefer in intakten Geweben detektieren, ohne diese mechanisch schneiden zu müssen.

Um eine möglichst hohe räumliche Auflösung zu erreichen wird an beiden Systemen ein Super-Resolution-Modul verwendet, welches Dekonvolutions-Algorithmen nutzt, um die klassische beugungslimitierte Auflösungsgrenze zu unterschreiten (x/y Auflösung bis zu 120 nm).

Eine Besonderheit der neuen SCI-MED Systeme ist, dass diese auch die Fluoreszenz- lebensdauer messen können. Dies gibt von Farbe und Intensität unabhängige Infor- mationen und erlaubt es, z.B. unspezifische Hintergrundfluoreszenz auszublenden, oder minimale Unterschiede in der unmittelbaren Umgebung eines Fluoreszenzreporters zu visualisieren, etwa zur Unterscheidung von gesunden und kranken Zellen.

Abb. 1 SCI-MED Mikroskope. A) Inverted confocal microscope: Leica TCS SP8 X. B) Upright multiphoton-/confocal microscope: Leica TCS SP8 DIVE

Detaillierte Beschreibung der Systeme

A) Inverted confocal laser scanning microscope: Leica TCS SP8 X, white light laser 470-670 nm, 405 nm laser, Argon laser (458 nm, 476 nm, 488 nm, 496 nm, 514 nm), spectral detectors (2 PMTs, 2 ultrasensitive hybrid detectors), FALCON (FLIM module), LIGHTNING (deconvolution-based super-resolution module), LAS X Navigator

B) Upright multiphoton-/confocal microscope: Leica TCS SP8 DIVE , multiphoton laser (2 lines, tunable 680-1300 nm, fixed 1045 nm), confocal (3 laser lines, 488 nm, 552 nm, 638 nm), 2 internal spectral PMT detectors, 4 non-descanned spectral detectors (2 PMTs, 2 ultrasensitive hybrid detectors), Second Harmonics Generation (SHG), FALCON (FLIM module), LIGHTNING (deconvolution-based super-resolution module), LAS X Navigator

C) Offline image analysis: HP workstation, Leica LAS-X offline analysis, ImageJ

D) Zeiss Axio Scan.Z1 (automated slide scanner), brightfield mode for histology, fluorescence mode (up to 6 channels), magazine for 100 slides

Abb. 2 Gewebepräparat aus einem Fischherz, welches sich nach einer Verletzung regeneriert hat. Links ist eine histologische Färbung zu sehen. Die Farbstoffe zeigen verschiedene Zellen mit leicht unterschiedlicher Intensität an, die Gewebefärbung an sich ist aber relativ homogen: Farbunterschiede zwischen dem unverletzten und dem regenerierten Gewebe sind nur sehr schwer zu erkennen. Im Gegensatz dazu sind im Fluoreszenz-Lebensdauerbild vom selben Präparat (rechts) erhebliche Unterschiede zwischen dem unverletzten und dem regenerier- ten Gewebe erkennbar. Dieses Präparat wurde von Dr. Esser und Prof. Moser (Kardiologie und Angiologie I) bereitgestellt, die Mikroskopie wurde von Dr. Rog-Zielinska (IEKM) mit Unterstützung von Dr. Irmtraud Steinmetz (Leica) durchgeführt.

Eine kurze Zusammenfassung von SCI-MED ist in der Oktober-Ausgabe 2018 der UHZ Aktuell erschienen.


*Die Anschaffung der Mikroskope wurde über einen gemeinsamen DFG 91b-Großgeräteantrag von Prof. Peter Kohl (IEKM), Dr. Franziska Schneider-Warme/Dr. Callum Zgierski-Johnston (IEKM), Dr. Eva Rog-Zielinska/Dr. Remi Peyronnet (IEKM), Prof. Martin Moser/Dr. Jennifer Esser (Kardiologie & Angiologie I), PD Dr. Ingo Hilgendorf (Kardiologie & Angiologie I) und Prof. Lutz Hein (Experimentelle und Klinische Pharmakologie und Toxikologie, Universität Freiburg) in Kombination mit einer Strukturförderung des Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst des Landes Baden-Württemberg an Prof. Peter Kohl realisiert.


Facility Manager
Dr. Josef Madl

Dr. Josef Madl

E-Mail: josef.madl@uniklinik-freiburg.de
Telefon: +49 761 270 63953