Um dieses Ziel zu verwirklichen, macht sich das Spin-off holografische Techniken und moderne Algorithmen zunutze, die es ermöglichen, eine einzelne optische Glasfaser in ein leistungsstarkes Bildgebungsinstrument zu verwandeln. Die minimalen Abmessungen von gerade einmal einem Zehntel Millimeter Durchmesser machen die Endoskop-Technologie zum idealen Werkzeug für die minimalinvasive
Bildgebung, selbst für schwer erreichbare Areale. Die dabei erzielte Auflösung ist mit modernen Laser-Scanning-Mikroskopen vergleichbar.
Die Herausforderung
Für die neurowissenschaftliche Forschung sind mikroskopische Aufnahmen aus dem Inneren des lebenden Gehirns essenziel, um beispielsweise die Entstehungsmuster und die Folgen von neurologischen Krankheiten, wie Schlaganfällen, besser zu verstehen. Jedoch sind derzeit eingesetzte endoskopische Systeme häufig zu gross und verursachen starke Gewebeschäden, vor allem wenn die Instrumente zur Erforschung innerer Hirnareale tief in das empfindliche Hirngewebe
eingeführt werden müssen.
Die Innovation
Das neuartige haarfeine Endoskop liefert in Echtzeit hochauflösende Bilder aus beliebiger Tiefe im lebenden Gewebe und verursacht dabei nur minimale strukturelle Schäden. Dies ermöglicht Einblicke in tiefliegende Bereiche des Gehirns, die bisher nur schwer zugänglich waren, wie zum Beispiel im Thalamus oder in der Amygdala. Die Erforschung pathologischer Prozesse wird hierdurch deutlich verbessert und beschleunigt, darunter neurodegenerative Störungen, wie Alzheimer, Parkinson und Chorea Huntington.
Daneben birgt das haarfeine Endoskop enormes Potenzial, in Zukunft medizinisch eingesetzt zu werden, um beispielsweise die minimalinvasive Diagnose und Behandlung von Krankheiten, wie arterielle und urologische Erkrankungen, zu unterstützen.
So funktioniert das haarfeine Endoskop
In den vergangenen Jahren haben Forschende des Leibniz-IPHT und des Instituts für wissenschaftliche Instrumente der Tschechischen Akademie der Wissenschaften (ISI CAS) in Brünn, Tschechien, die haardünne Endoskop-Technologie als wirkungsvolles Bioimaging-Werkzeug stetig weiterentwickelt.
Der Ansatz basiert auf einem optischen System, dessen Herzstück ein digitaler Lichtmodulator ist. Dieser kontrolliert präzise die Ausbreitungswellen eines Laserstrahls und ermöglicht so fluoreszenzmikroskopische Beobachtungen durch eine einzelne optische Glasfaser. Die Bildgebung in Echtzeit erlaubt es, die Fasersonde präzise zur gewünschten Stelle im Gewebe zu navigieren.
In neurowissenschaftlichen Partnerlaboren in Oxford, Edinburgh und Magdeburg wurden die Endoskope bereits erfolgreich genutzt, um Verbindungen zwischen Neuronen im subzellulären Bereich sichtbar zu machen.
Wo die Reise hinführt
Das DeepEn-Team verfolgt das Ziel, ihre Endoskop-Technologie in ein kompaktes und einfach zu bedienendes Werkzeug zu überführen und es so für einen breiten Anwenderkreis zu erschliessen. Bereits 2024 sollen die ersten kompakten und benutzerfreundlichen Systeme in den Laboren von Pilotkunden zum Einsatz kommen. Zunächst liegt der Fokus auf dem Markt für Forschungsinstrumente; langfristig sollen haarfeine Endoskope für medizinische Anwendungen folgen.
Aktuell werden die Aktivitäten von DeepEn durch das EXIST-Forschungstransfer-Programm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) in Deutschland gefördert. Dieses Format unterstützt vielversprechende Unternehmensgründungen aus der Wissenschaft mit hohen Ansprüchen an Forschung und Entwicklung.
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