Praxis

Scanner macht Bakterien auf Implantaten sichtbar

Die Technik heißt Laser-Raster-Tomografie und erlaubt eine schnelle Abbildung biologischer Gewebe in 3D-Auflösung - zum Beispiel vom Bakterienwachstum auf der Oberfläche von Dentalimplantaten.

Darstellung der Oberflächenbesiedelung eines Dentalimplantates durch Bacillus cereus. Der linke Bildteil zeigt die Kombination zweier Einzelprojektionen aus Streu- und Absorptionssignal durch Überlagerung der beiden Kanäle, der rechte die einen rekonstruierten und gerenderten Volumendatensatz der einzelnen Bakterienkolonien. Laser Zentrum Hannover

Wie das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) informiert, wurde das unter der Bezeichnung Scanning Laser Optical Tomography (SLOT) zum Patent angemeldete Verfahren ursprünglich als 3D-Fluoreszenzverfahren für ein schnelles Abtasten großer Proben entwickelt.

SLOT, das laut Mitteilung als lichttechnisches Äquivalent zur Computertomografie gesehen werden kann, arbeitet mit isotroper Auflösung, d.h. gleicher Auflösung in allen drei räumlichen Achsen und erfasst simultan sowohl Transmissions- als auch Streu- und Fluoreszenzlicht. So werden Proben mit einer 3D-Auflösung von mindestens 1/1000 der Objektgröße in sehr kurzer Zeit abgebildet.

Erste Testaufnahmen zeigen Heuschreckengehirne in 3D

Ziel im aktuellen Projekt zur Weiterentwicklung dieser Technologie ist, eine Aufnahmegeschwindigkeit von 20 s für 600 Einzelprojektionen zu erreichen. Im Vergleich zur Optischen Projektionstomografie birgt SLOT laut Mitteilung entscheidende Vorteile: Neben einer homogenen Beleuchtung mit 300-fach höherer Photonenausbeute sowie einem sehr hohen Signal-Rauschverhältnis von 10 - 90 dB lassen sich Ringartefakte und Speckles aufgrund eindimensionaler Detektion vermeiden.

Auf der Basis intrinsischer Kontrastverfahren entstanden ex-vivo hochaufgelöste volumetrische Darstellungen u. a. von Heuschreckengehirnen. Des Weiteren hätte gezeigt werden können, informieren die Forscher, dass sich SLOT auch für die Bestimmung von Objekten auf intransparenten Probenoberflächen eignet. So gelang 2012 die dreidimensionale Visualisierung von Bakterienwachstum auf der Oberfläche von Dentalimplantaten sowie die Darstellung der in vitro Entwicklung (und damit die Erweiterung in die vierte Dimension) der Mikroorganismen ohne Fluoreszenzfärbung.

Untersuchungen zur Etablierung der Technik laufen

Technische Grundlage ist die Detektion des an lebenden Biofilmen gestreuten Laserlichts bzw. die wellenlängenabhängige Absorption von Metabolismusmarkern. In enger Kooperation mit der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover sowie der Medizinischen Hochschule Hannover finden derzeit verschiedene Untersuchungen zur Etablierung des neuen Bildgebungsverfahrens statt.