Scharfe Mikroskopbilder ohne Linsen

Kompaktes und günstiges Analysegerät ist nur so groß wie eine Fingerspitze und soll Ärzte in die Lage versetzen, Blutproben schnell und einfach zu untersuchen

Mini-Mikroskop ohne Linsen
Mini-Mikroskop ohne Linsen

Pasadena (USA) - Ob Malaria oder Parasitenbefall - ein Blick durchs Mikroskop ist für die Diagnose unverzichtbar. War dazu bisher ein Lichtmikroskop am Labortisch nötig, kann in Zukunft eine Blutprobe in ein handgroßes, tragbares Gerät injiziert und mit Hilfe des Sonnenlichts untersucht werden. Möglich wird dies durch ein Mikroskop, das bequem auf eine Euro-Münze passt und ohne aufwändige Linsenoptik eine gute Auflösung von weniger als einem millionstel Meter - Mikrometer - erreicht. Amerikanische Entwickler vom California Institute of Technology in Pasadena (Caltech) präsentieren ihren Prototyp in der Fachzeitschrift "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS).

"Das ganze Ding ist sehr kompakt und es könnte einfach in ein Mobiltelefon integriert werden", sagt Caltech-Forscher Changhuei Yang. Zusammen mit seinen Kollegen griff er zu dem Bildchip einer Digitalkamera, bei der jeder Pixel etwa 10 Mikrometer groß ist. Um dennoch Bilder mit einer zehnmal besseren Auflösung zu erhalten, setzten sie auf den Chip eine hauchdünne Aluminiumschicht. In diese bohrten sie für jeden einzelnen Pixel einen Lichtkanal von nur einem Mikrometer Durchmesser.

Eine Blut- oder Urinprobe wird nun in dieses linsenlose Mikroskop injiziert. Enthaltene Parasiten oder Blutkörperchen fließen - angetrieben durch die Schwerkraft oder elektrische Felder - über die einzelnen Lichtkanäle hinweg. Bestrahlt mit Sonnenlicht, registriert dabei jeder Pixel einen kleinen, scharf fokussierten Abschnitt dieser Objekte. Innerhalb einer Drittel Sekunde liegen genug Daten vor, um mit einer Software aus allen Teilaufnahmen ein komplettes Bild von etwa 15 Mikrometer großen Objekten zu berechnen. Yang und Kollegen testeten ihr Mikroskop mit Mikrometer kleinen Fadenwürmern (Caenorhabditis elegans), winzigen Maulbeersporen und Polystyrolkügelchen. Die maximale Auflösung der kontrastreichen Bilder lag bei etwa 0,8 millionstel Metern.

Yang steht bereits in Verhandlungen mit Biotechnologie-Firmen, um aus diesem linsenlosen Mikroskop ein Massenprodukt zu entwickeln. Da sich die Komponenten mit lithografischen Verfahren aus der Chipindustrie problemlos herstellen lassen, könnten sich die kleinen Mikroskope mit einfachen, digitalen Bildsensoren sehr günstig produzieren lassen. Und Yang denkt bereits weiter: "Ein implantierbares Mikroskop-System könnte sogar autonom das Blut im Körper nach Krebszellen absuchen." Damit könnte diese Krankheit bereits in einem sehr frühen Stadium entdeckt und mit großen Heilungschancen behandelt werden.