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„Was die Welt im Innersten zusammenhält“

Stefan Jaschik

Wie kann man mit einem Laser Blutgefäße sichtbar machen?

Vor zwei Monaten habe ich einen Vortrag zur photoakustischen Mikroskopie (PAM) gehalten. Dieser war Teil des Moduls "NMR-Spektroskopie". In diesem Forschungsseminar konnten wir uns eine von verschiedenen high-impact Veröffentlichungen aussuchen und sollten eine Präsentation vorbereiten.

Ich entschied mich für eine Paper über die Bildgebung eines Mausgehirns mit PAM. Die Grundlagen dieses Prinzips sind folgende:

Mit einem Pulslaser wird die zu untersuchende Stelle kurz bestrahlt. Die Wellenlänge des Lichts hat dabei einen Einfluss auf die Eindringtiefe und die verschiedenen Gewebearten haben auch unterschiedliche Absorptionsspektren. In dem Paper wurde eine Wellenlänge von 532 nm (also grünes Licht) verwendet. Diese Wellenlänge wird vor allem von Erythrozyten absorbiert. Die Photonenenergie wird auf die Erythrozyten übertragen und die Temperatur erhöht sich. Da dieser Prozess sehr schnell passiert, können sich die Eris nicht ausdehnen - es handelt sich also um einen isochoren Prozess: Die Temperaturerhöhung geht mit einer Druckvergrößerung einher. Dadurch entsteht eine Ultraschallwelle die von einem Ultraschallwandler detektiert werden kann. Eine Voraussetzung ist dafür natürlich, dass zwischen Wandler und Erythrozyt keine Luft ist. Diese würde die Welle durch den hohen Impedanzunterschied reflektieren. Praktisch wurde das Ganze so realisiert, dass der Ultraschallwandler sich in einem Wassertank befindet, der an der unteren Seite durch eine Membran begrenzt ist. An diese Membran wurde Ultraschallgel geschmiert und die (sedierte) Maus befestigt. Dadurch, dass systematisch an verschiedenen Stellen gemessen wurde, konnten Bilder mit einer Tiefenauflösung (z-Richtung) von 15 µm und einer lateralen Auflösung (x-y-Ebene) von 5 µm erstellt werden. 

Mit Hilfe eines zweiten Lasers mit einer anderen Pulsdauer ist es übrigens auch möglich, die Blutsauerstoffsättigung zu bestimmen. In der Magnetresonanztomografie werden Kontraste, die die Sauerstoffsättigung darstellen, genutzt, um Schlaganfälle zu diagnostizieren.

Nun bin ich auf einen Presseartikel gestoßen, in dem es um Prof. Laufers Forschungsarbeit geht. Schaut mal rein! https://www.campus-halensis.de/artikel/wie-blutzellen-wachsen/

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