Wie wirkt die Schwerelosigkeit auf unsere Nervenzellen?

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Universität Hohenheim

Ein Mikroskop für den Weltraum

Im Parabelflieger werden von den Wissenschaftlern der Uni Hohenheim derzeit zwei unterschiedliche Ansätze verfolgt. Zum einen wird das Verhalten des Zytoskeletts, also der inneren Struktur der Zelle, beobachtet, zum anderen die verschiedenen Eigenschaften der Zellmembran.

Zur Untersuchung des Zytoskeletts wurde ein spezielles konfokales Laser-Scanning-Fluoreszenzmikroskop für biologische und biomedizinische Weltraumanwendungen in Kooperation mit dem DLR und Airbus Defence & Space entwickelt und 2014 zum ersten Mal im Parabelflugzeug getestet.

Dieses System, genannt FLUMIAS (Fluorescence-Microscopic Analysis Systems for Space Application), ermöglicht es erstmalig, in Echtzeit die Veränderungen an lebenden Zellen hoch aufgelöst zu betrachten, deren für die Forscher interessanten Strukturen zuvor mittels eines Fluoreszenzfarbstoffes markiert wurden.

Die zentrale Komponente des Flumias ist eine Spinning Disc, welche es ermöglicht, den parallelen Scan von mehreren tausend Beobachtungspunkten zu gewährleisten. Das System bietet eine gute axiale (∆z ~ 1,5 µm) und laterale (∆x, ∆y ~ 0,4 µm) Auflösung, ein geringes Photobleaching verglichen mit einem Punktscanner, und in Kombination mit einer modernen sCMOS-Kamera eine schnelle Bildanalyse.

Die derzeit möglichen Wellenlängen sind 405/488/ 561/642 nm. Flumias ermöglicht es, zeitliche Experimente und 3D-mikroskopische Analysen schneller zellulärer und intrazellulärer Prozesse wie Ionenfluss, Bewegung der Organellen und Dynamik des Zytoskeletts sowie Protein-Relokalisation sichtbar zu machen.

Nach dem ersten Parabelflug wurde das System des Weiteren 2015 in einer so genannten Sounding Rocket verwendet, welche, im Unterschied zum Parabelflug, etwa sechs Minuten Schwerelosigkeit zur Verfügung stellt. Die Planung für die Nutzung auf der ISS läuft.

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