Forscher am MIT haben ein biomedizinisches Fotosystem entwickelt, welches die Kosten des Labor-Equipments in diesem Bereich von 100.000 US-Dollar auf wenige hundert Dollar herunterschrauben könnte. Anwendungsgebiete wären beispielsweise die Krebsdiagnose und die DNA-Sequenzierung. Die Entwicklung geschah unter Zuhilfenahme von “Off-the-Shelf” Sensoren wie beispielsweise Microsoft’s Kinect Bewegungssensor.
Nutzen für die klinische Praxis
Laut den Wissenschaftlern ist das neue System sowohl für die klinische Praxis als auch für die biologische Forschung geeignet. “Das Ziel unserer Arbeit ist es, die elektronische und optische Präzision von sündhaft teuren Mikroskopen durch elegante mathematische Modelle zu ersetzen”, unterstreicht Ayush Bhandari, einer der Entwickler des revolutionären Ansatzes.
Das System beruht auf der Eigenschaft sogenannter Luminophore, die Licht zuerst absorbieren, um es dann kurze Zeit später wieder zu emittieren. Für bestimmte Luminophore können Interaktionen mit anderen Chemikalien das Intervall zwischen Absorption und Emission von Licht vorhersagbar verkürzen. Das Messen dieses Intervalls – die Lebenszeit der Fluoreszenz – in einer biologischen Probe, die mit der Fluoreszenz behandelt wurde, kann daher Informationen über die chemische Zusammensetzung geben.
System verwendet Lichtfrequenzen
In einem speziellen Spektrometer (Fourier) lassen sich die verschiedenen Signale wieder genau berechnen. Für jede dieser 50 verschiedenen Frequenzen messen die Forscher die Phasendifferenz. Einige dieser Frequenzen sind höher als das eigentliche Signal, welches den Forschern überhaupt erst die Möglichkeit gibt, Informationen über das Fluoreszenz zu erhalten.
Da nicht das gesamte Licht absorbiert wird, sondern ein Teil von der Probe wieder zurückreflektiert wird, messen die US-Wissenschaftler das eintretende Licht und passen es in ein mathematisches Modell ein. Nachdem ein Profil des reflektierten Lichts erstellt wurde, kann das System die Entfernung zur biologischen Stichprobe ermitteln.