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Clusterreport Optik & Photonik

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Clusterreport Optik und Photonik | Biomedizinische Optik und Augenoptik 98 zenz oder Umgebungslicht klar trennen. In Verbindung mit Mikrooptiken erlauben die Laser geringe Baugrößen, was auch in der Medizin mobile Anwendungen ermöglicht. Das FBH nutzt diese Technologie unter anderem, um Strahlquellen im gelben Wellenlängenbereich bereitzustellen. Messverfahren durch die Integration von Fluoreszenz- und Ramanspektroskopie stark vereinfacht und beschleunigt. Der mobile Scanner kann sowohl als Laborforschungsgerät als auch in der industriellen Anwendung eingesetzt werden. www.izm.fraunhofer.de www.fbh-berlin.de 2003 wurde die Firma sglux GmbH von Wissenschaftlern und Technikern aus dem Fachgebiet der optischen Halbleiterentwicklung gegründet. Sie sind Experten für UV-Strahlung und produzieren Komponenten zur Messung ultravioletter (UV) Strahlung. Neben Wasserwerken gehört die Getränkeindustrie zu den Kunden von sglux. Die Sensoren werden aber auch bei Geräten der Dialyse, zur Überwachung von Heizbrennerflammen und für die Messung des UV-Anteils in der Sonnenstrahlung eingesetzt. Sglux ist auch Mitglied im Konsortium UV For Life, das sich mit der Entwicklung von UV LED befasst (siehe Kapitel 4.2 „Lichttechnik“). www.sglux.de Chemische Reaktionen und Trennoperationen in flüssigen Systemen laufen oft diffusionskontrolliert ab. Eine Verkleinerung der Reaktionssysteme („lab-on-a-chip“) kann daher die Reaktionszeit und darüber hinaus auch den Probenverbrauch deutlich verringern und so medizinische Analysen stark vereinfachen. Mikrochips mit einer Gesamtgröße von nur wenigen Quadratzentimetern eröffnen die Möglichkeit, mehrere funktionale Reaktionseinheiten auf kleinstem Raum zu integrieren. Am ISAS – Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften werden entsprechende Methoden und Aufbauten erforscht. In Verbindung mit schnellen und sensitiven Detektionsmethoden kann ein vollständig miniaturisiertes Analysensystem („Miniaturized Total Analysis System, µTAS“) aufgebaut werden, in dem Probeninjektion, Auftrennung und Detektion automatisiert erfolgen können. www.isas.de Fluoreszenz in vivo Imaging Das Prinzip des Fluoreszenz in vivo Imaging basiert auf den Eigenschaften von Fluoreszenz-Farbstoffen, die bei Bestrahlung mit bestimmten Wellenlängen angeregt werden und aus dem angeregten Zustand Fluoreszenz emittieren. Für die Aufnahme der Emission bietet die greateyes GmbH, ein Berliner Spezialist für hochauflösende Kameras, eine besonders im nahen Infrarot empfindliche Kamera an. Anwendung findet das Fluoreszenz in vivo Streulichtbild (links), überlagert mit dem Fluoreszenzsignal RF-KombiSCAN als Laborgerät © Fraunhofer IZM der Kamera GE 1024 1024 DD NIR (rechts) © greateyes GmbH Mobile Analysetechnik wird auch am Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM entwickelt. Der RF-KombiSCAN ist in der Lage, durch unterschiedliche Bestrahlungswellenlängen verschiedene Stoffe in ihrer Menge und Zusammensetzung zu bestimmen. In diesem neuartigen, tragbaren, optischen Handmessgerät wird das

99 Clusterreport Optik und Photonik | Biomedizinische Optik und Augenoptik Imaging zum Beispiel bei der Detektion von Krebszellen in Lymphknoten. Ein intravenös applizierter Farbstoff reichert sich im Lymphknotengewebe an. Die Detektion der schwachen Fluoreszenz, die das Gewebe durchdringt, erfordert eine hochempfindliche Kamera und die Zuhilfenahme eines speziellen Filters. www.greateyes.de Beugungsbegrenzung der Ortsauflösung bei optischen Mikroskopieverfahren zu durchbrechen. Ein führender Hersteller für Einzelphotonendetektoren ist die Becker & Hickl GmbH. Das ebenfalls in Berlin ansässige Unternehmen bietet nicht nur hocheffiziente Detektoren an. Es liefert auch Pikosekundenlaser und Analysesoftware sowie ein eigenes konfokales Fluoreszenzmikroskop. Zeitaufgelöste optische Nanoskopie Das Fachgebiet Bioenergetik im Institut für Chemie der TU Berlin wendet Mikroskopie und Spektroskopie, elektrophysiologische Methoden und deren Kombination mit optischen Methoden in lebenden Zellen an. Weitfeld-Fluoreszenzmikroskopie mit hoch orts- und zeitauflösenden Einzelphotonendetektoren für Multikanal-FLIM-Messungen ermöglichen die ortsaufgelöste Mikroskopie dynamischer Prozesse und eine simultane Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie in jedem Bildpunkt mit 100 ps zeitlicher Auflösung bei einer Messdauer von 10 µs. Diese Techniken sprengen bisherige Grenzen in Präzision, Parallelisierung und Geschwindigkeit und haben ein besonders hohes Anwendungspotenzial in Industrieprojekten. Dies betrifft insbesondere Anwendungen in der pharmazeutischen Wirkstoffforschung und zellbasierten Diagnostik. www.bioenergetik.tu-berlin.de Das Berliner Unternehmen Limmer Laser GmbH ist auf die Entwicklung und Fertigung von medizinischen Lasern spezialisiert. Die Produkte des Hauses kommen in nahezu allen Fachdisziplinen der Human-, Dental- und Tiermedizin zum Einsatz. Das Angebot reicht von klassischen CO 2 -Lasern über Diodenlaser bis hin zu Spezialgeräten. Limmer Laser hat inzwischen auch CO 2 -Laser der vierten Genewww.becker-hickl.de Lasertechnik in der medizinischen Therapie Für den Chirurgen kann Licht mehr als nur zur Orientierung zu dienen. Es lässt sich auch als Werkzeug nutzen – so wie Laserlicht, das bei immer mehr Operationen zum Einsatz kommt. Mit der Newport Spectra-Physics GmbH ist im brandenburgischen Stahnsdorf eines der weltweit größten Unternehmen in diesem Bereich mit einer deutschen Niederlassung ansässig. In Stahnsdorf werden vor allem diodengepumpte Femtosekundenlaser entwickelt und produziert. Neben dem industriellen Einsatz liegen ihre Anwendungsgebiete auch in den Bereichen Life und Health Science, Mikroskopie und Biotechnologie. Die ultraschnellen Laser eignen sich sowohl für Augen-LASIK als auch für die Präzisions-Laser-Chirurgie. Im Verlauf eines Forschungsprojektes zur zeitaufgelösten optischen Nanoskopie wird dort ein Weitfeld-Fluoreszenzmikroskop mit höchster Orts- und Zeitauflösung zur Durchführung nanoskopischer Fluoreszenzexperimente mittels zeit- und ortskorrelierter Einzelphotonendetektion aufgebaut. Die Technik wird durch die Bezeichnungen „TSCSPC“ bzw. „FLIN” charakterisiert, die für „time- and space-correlated single photon counting“ (zeit- und ortskorrelierte Einzelphotonenzählung) bzw. „fluorescence lifetime imaging nanoscopy“ (Bildgebendes nanoskopisches Verfahren auf der Grundlage der Messung von Fluoreszenzlebensdauern) stehen. Damit kann zum Beispiel die Fluoreszenz-Lebensdauer-Verteilung photosynthetisch wirksamer Proteine in einzelligen Organismen mit zuvor unerreichter Präzision detektiert werden, um wichtige regulatorische Prozesse bei der Photosynthese zu untersuchen. Anhand biologischer oder chemischer Referenzstrukturen soll ausgelotet werden, inwieweit die Technologie dazu geeignet ist, die www.spectra-physics.com Bei der Zertrümmerung von Gallen- und Nierensteinen haben sich Lasersysteme ebenfalls als gute Alternative zu anderen Behandlungsmethoden erwiesen. In der klinischen Praxis zeigen sich hier auch interessante, unerwartete Effekte: So eignen sich bestimmte Lasertypen besser für den asiatischen Markt, weil die Steine aufgrund der unterschiedlichen Essgewohnheiten dort dunkler sind als in westlichen Ländern und dementsprechend ihr Absorptionsmaximum bei anderen Wellenlängen liegt.

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