Etablierung minimal-invasiver optischer Verfahren zur Untersuchung von in vivo Regenerationsvorgängen auf Einzelzellebene im Tiermodell

Media type: E-Book; Thesis

Title: Etablierung minimal-invasiver optischer Verfahren zur Untersuchung von in vivo Regenerationsvorgängen auf Einzelzellebene im Tiermodell

Other titles: Übersetzung: Establishment of a minimal-invasive high-resolution imaging technique to visualize regeneration processes in vivo

Contributor: Bahlmann, Julia [Author]; Heisterkamp, Alexander [Degree supervisor]; Bleich, André [Degree supervisor]

Corporation: Tierärztliche Hochschule Hannover

Published: Hannover: Tierärztliche Hochschule Hannover, 2021

Extent: 1 Online-Ressource (111 Seiten); Illustrationen, Diagramme; Beilagen (Video, ...)

Language: German

Identifier:

Keywords: Hochschulschrift > Dissertation

Origination:

University thesis: Dissertation, Tierärztliche Hochschule Hannover, 2021

Footnote: Zusammenfassungen in deutscher und englischer Sprache

Description: Um aktuelle Fragestellungen in der Forschung zu beantworten, ist intravitale Mikroskopie mit zellulärer Auflösung nötig. Sie ermöglicht eine präzise zeitliche Auswertung, sodass zum Beispiel Regenerationsprozesse sichtbar werden. Hierbei stellt sich die Herausforderung, komplexe Bildgebungsaufbauten bis an das zu untersuchende Gewebe zu führen. Deshalb wurde in dieser Arbeit ein faseroptisches Fluoreszenzmikroskop etabliert. Dies soll eine Möglichkeit der minimal-invasiven, hochauflösenden Bildgebung aufzeigen, welche in Forschung und Klinik bestehende Untersuchungsverfahren verfeinert, ergänzt und eventuell ersetzt, sowie zu einer erhöhten Datenausbeute und -qualität führt. Für die Umsetzung eines faserbasierten Fluoreszenzmikroskops wurde zunächst ein optischer Aufbau etabliert. Hierbei wurde eine multispektrale Beleuchtung gewählt, welche fünf Anregungsmaxima beinhaltet. Durch geeignete Filter und einen dichroitischen Spiegel können vier dieser Lichtquellen ohne Filterwechsel verwendet werden. Bei der Faseroptik handelt es sich um Glasfaserbündel, bestehend aus 30.000 beziehungsweise 10.000 einzelnen Faserkernen. Die Faserbündel enthalten einen Kunststoffmantel, sodass sich ein Durchmesser von 1 mm beziehungsweise 0,5 mm ergibt. Zur Charakterisierung wurden verschiedene Zelllinien (HeLa, A549) und tierische Gewebe (Maus, Ratte, Schwein) dargestellt. Hierbei wurden eine Vielzahl an Farbstoffen verwendet sowie Doppelfärbungen durchgeführt. Auch wiederholte abdominale in vivo Bildgebungen an GFP-exprimierenden Mäusen wurden realisiert. Das selbstentworfene Fasermikroskop hat eine laterale Auflösung von 3,1 µm. Die Beleuchtungsstärke variiert zwischen 100 und 700 mW/cm2 bei einer maximalen Reflektion von unter 1% (Ausnahme: ultraviolette Lichtquelle 14%). Die Visualisierung mehrfachgefärbter Zellen war durchführbar, wobei es in Einzelfällen zu Überlappungen der Farbstoffspektren kam. Es gelang die Darstellung verschiedener Gewebe (Leber, Pankreas, Lunge und andere Organe) ex vivo. Neben der Anfärbung der Zellen und Zellverbände (unter anderem mit DiI, Fluorescein und Indocyaningrün) konnten auch Gefäße und deren Aufzweigungen gut dargestellt werden. Auch eine bronchiale Bildgebung wurde erfolgreich umgesetzt. Hierbei konnte die optische Faser durch den Arbeitskanal eines Bronchoskops geführt werden. Darüber hinaus konnten wiederholte in vivo Bildgebungen über einen Zeitraum von bis zu 10 Wochen durchgeführt werden. Hierzu wurde eine abdominale Doppelbildgebung etabliert, welche aus einem kommerziellen Endoskop (zur Platzierung) und dem Fasermikroskop (zur Detaildarstellung) bestand. Dabei zeigte die Belastungsbeurteilung der Versuchstiere, dass das Wohlbefinden nur minimal beeinträchtigt wurde. Die zusätzliche Auswertung der faseroptischen Bilddaten mithilfe von Algorithmen ermöglicht sowohl eine Bildbearbeitung als auch die Bewertung des Blutflusses. Insgesamt konnten verschiedenste Anwendungsmöglichkeiten für die faserbasierte Fluoreszenzmikroskopie aufgezeigt werden. Im Vergleich zu kommerziellen Aufbauten ist die faseroptische Variante sowohl mobil, flexibel als auch kostengünstig. Der geringe Faserdurchmesser erlaubt dabei eine Kombination mit kommerziellen Endoskopen. Durch die Faserlänge kann der Aufbau auch bei begrenzten Platzverhältnissen angewendet werden. Somit kann die Datengewinnung in bestehenden Versuchsprotokollen qualitativ und quantitativ verbessert werden. Auch können mit dieser Bildgebung bisher unzugängliche Untersuchungsgebiete hochauflösend dargestellt und hierdurch beurteilt werden.

Access State: Open Access

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