Neue Röntgentechnologie liefert ultrahohe Auflösung für die Biowissenschaften Röntgenbilder aus der Nanowelt - scinexx | Das Wissensmagazin
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Neue Röntgentechnologie liefert ultrahohe Auflösung für die Biowissenschaften

Röntgenbilder aus der Nanowelt

Physikalisch erlaubt die extrem kurzwellige Röntgenstrahlung Mikroskopie mit einer Auflösung bis in den Nanometerbereich hinein. Eine der großen Hürden dabei ist jedoch die Herstellung entsprechender Linsen. Münchener Forscher haben deshalb nun ein linsenfreies Verfahren weiter entwickelt, das ultrahohe Auflösungen auch bei biologischen Proben liefert.

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Ihre Untersuchungsergebnisse am strahlungsresistenten Bakterium Deinococcus Radiodurans, das vor allem wegen seiner Fähigkeit zur Reparatur geschädigter Erbanlagen von hohem Interesse ist, stellen die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS) vor.

30 Jahre alte Methode

Die Methode – Ptychographie – wurde in den 1970er Jahren für Elektronenbeugung eingeführt. Um eine Probe zu untersuchen wird dabei das Beugungsmuster im Fernfeld analysiert während ein sehr kleiner Punkt der Probe bestrahlt wird. Während ihre Verwendung im Bereich der Elektronenmikroskopie begrenzt blieb, wurde die Ptychographie in den letzten Jahren im Bereich der Röntgenaufnahmen populär.

Teststruktur aus Gold im Einsatz

Ein entscheidender Schritt in der Entwicklung der Ptychographie ist dem Team von Professor Franz Pfeiffer von der Technischen Universität München (TUM) vor etwa einem Jahr gelungen. Damals konnten die Forscher die extrem hohe Auflösung der Methode an einer Teststruktur aus Gold demonstrieren.

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Jetzt ist in einer Kooperation der Pfeiffer Gruppe mit Wissenschaftlern der Universität Göttingen und der Swiss Light Source ein weiterer Schritt geglückt: Die Forscher haben mit derselben Methode erste Aufnahmen von biologischen Zellen gemacht. Die Ergebnisse zeigen dass mit linsenlosen Röntgenaufnahmen – speziell Ptychographie – präzise Karten der Elektronendichte der Zellen erstellt werden können. Diese Art quantitativer Messung ist mit den meisten anderen aktuell verfügbaren hochauflösenden Technologien extrem schwierig.

Biologische Proben instabil

Biologische Proben sind sehr instabil und beinahe komplett durchlässig für Röntgenstrahlen, was diese Art der exakten Messung noch herausfordernder macht, so die Wissenschaftler in PNAS.

Das Team um Pfeiffer versucht nun die Methode weiter zu verbessern. Besonders wichtig ist der Forschern dabei der nächste Meilenstein: dreidimensionale Aufnahmen biologischer Proben.

(idw – Technische Universität München, 21.12.2009 – DLO)

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