20. June 2006

Nano auch in der Biomedizin

Grössere Fortschritte dank kleineren Bildern In der Forschung spielen Bilder, die fürs menschliche Auge nicht mehr erkennbare Objekte darstellen, eine entscheidende Rolle. Das Paul Scherrer Institut (PSI) hat hier die Nase vorn und erforscht an seinen Grossanlagen innovative bildgebende Methoden. Auch die ETH Lausanne will davon profitieren und investiert am PSI in eine neue Strahllinie für Röntgen-Mikrotomografie. Diese Experimentieranlage an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz (SLS) wurde am Mittwoch feierlich eröffnet. Sie wird Untersuchungen in der Biomedizin ermöglichen, die dank Nanobildern zu neuen Erkenntnissen über bisher unverstandene Krankheiten führen sollen.

Die hohe Qualität des Synchrotronstrahls an der SLS zieht Wissenschaftler aus der ganzen Welt ans PSI. Auch die ETH Lausanne (EPFL) will die Grossforschungsanlage intensiver nutzen und investiert hier in eine neue Strahllinie für Röntgen-Mikrotomografie. Das zukunftsweisende bildgebende Verfahren ermöglicht aufschlussreiche Einblicke ins Innere von Strukturen von höchster Auflösung. Die Investition stärkt den Forschungsplatz Schweiz, ist doch die EPFL wesentlich beteiligt am kürzlich geschaffenen Zentrum für biomedizinisches Imaging (CIBM). Dem CIBM gehören als Partner auch die Universitäten und Universitätsspitäler von Genf und Lausanne im Arc lémanique an.

Engere Zusammenarbeit zwischen PSI und Hochschulen

“Wir stehen am Anfang einer engeren Zusammenarbeit mit den beiden ETHs, speziell der EPFL”, sagte PSI-Direktor Ralph Eichler anlässlich der Einweihungsfeier. Mit multidisziplinären Kooperationen zwischen PSI und Hochschulen, bei denen Fachleute aus Physik, Chemie, Technologie, Biologie und Medizin zusammenspannen, seien künftig in der Forschung vermehrt Durchbrüche möglich. Die Investitions- und Betriebskosten für die nun betriebsbereite Mikrotomografie-Strahllinie namens TOMCAT belaufen sich in den nächsten fünf Jahren auf 2,25 Millionen Franken. Daran zahlt die EPFL rund die Hälfte. “Die Anlage mit modernster Technik dient uns für Experimente innerhalb unserer Forschungsprogramme in Life Sciences, Medizin- und Materialwissenschaften”, sagte EPFL-Präsident Patrick Aebischer an der Eröffnung.

Mit der Röntgen-Mikrotomografie lässt sich detailliert ins Innere der zu untersuchenden Probe blicken. Die Qualität der Bilder ist dabei besonders hoch, weil die SLS einen extrem gebündelten und aussergewöhnlich intensiven Röntgenstrahl liefert. Je intensiver der Strahl, desto besser und schneller die Mikrotomografie – zurzeit sind dreidimensionale Bilder mit einer Auflösung im Bereich von einem tausendstel Millimeter (Mikrometer) innerhalb weniger Minuten möglich.

Genetische und Umwelteinflüsse bei der Osteoporose

Die Apparatur an der SLS nutzen die Wissenschaftler für verschiedenste Forschungsgebiete. In der Biomedizin beispielsweise ermöglichen Aufnahmen, deren Auflösung bereits im Nanometerbereich liegt, die Suche nach Alzheimerspuren in Blutgefässen. Dreidimensionale Bilder aus einem Maushirn können so wichtige Hinweise liefern, um die Entstehung der Alterskrankheit besser zu begreifen. Auch bei der Erforschung der Osteoporose sind Tomografien mit grösstmöglicher Auflösung gefragt. Der vor allem bei Frauen mit zunehmendem Alter auftretende Knochenschwund verursacht hohe volkswirtschaftliche Kosten. Ein Forschungsteam von PSI, Uni und ETH Zürich sowie Empa versucht, anhand von 3-D-Aufnahmen des Knochengewebes den Mechanismus der Alterskrankheit zu entschlüsseln. Eine wesentliche Rolle spielen dabei auch genetische und Umwelteinflüsse.