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Multiphotonenmikroskop

Zweiphotonen-Fluoreszenzaufnahme an einem Schnitt durch einen Mausdarm. Zellkerne in Grün, Schleim der Becherzellen in Blau, Aktin (Phalloidin-Färbung) in Rot. Anregung erfolgte bei 780 nm durch einen Titan:Saphir-Laser.
Zweiphotonenaufnahme eines gefärbten Rhizom-Querschnitts des Maiglöckchens. Die Anregung erfolgte mit 840 nm, drei Farbkanäle wurden aufgezeichnet und übereinander gelegt.

Ein Multiphotonenmikroskop (englisch Multi-Photon Laser Scanning Microscope, MPLSM, auch multi-photon microscopy, MPM[1][2]) ist ein spezielles Lichtmikroskop aus der Gruppe der Laser-Scanning-Mikroskope.

Bilder werden erzeugt, indem eines von zwei unterschiedlichen physikalischen Phänomenen ausgenutzt wird:

  1. Multiphotonen-Fluoreszenz (meist Zwei-Photonen-Fluoreszenz) oder
  2. Higher Harmonic Generation (Verdopplung (Second Harmonic Generation, SHG) oder Verdreifachung (Third Harmonic Generation, THG) der Schwingungsfrequenz des eingestrahlten Lichtes).

Mit Hilfe eines starken, fokussierten Laserstrahls werden dabei nichtlineare optische Effekte erzeugt, die auf dem Zusammenspiel mehrerer gleichzeitig in einem Molekül eintreffender Photonen (Lichtteilchen) beruhen. Die Stärke des erzeugten Signals steigt daher nicht linear mit der Zahl der eingestrahlten Photonen, sondern mit dem Quadrat (bei Zwei-Photonen-Effekten) oder der dritten Potenz (bei Drei-Photonen-Effekten).

Die Arbeitsweise eines Multiphotonenmikroskops ähnelt der eines konfokalen Laser-Scanning-Mikroskops. Während jedoch die konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie eine Eindringtiefe je nach Präparat von 50–80 µm hat, können mit der Multi-Photonen-Mikroskopie tiefere Bereiche, z. B. von 200 µm, in sehr günstigen Fällen sogar bis zu 1000 µm (=1 mm) erreicht werden.[3] Dadurch sind Aufnahmen von lebenden Geweben möglich, die anderweitig für die Bildgebung unerreichbar sind.

Die erreichbare Auflösung von Multiphotonenmikroskopen ist im Artikel Auflösung (Mikroskopie) im Abschnitt Multi-Photonen-Anregung beschrieben.

  1. ↑ C. Sumen, T. R. Mempel, I. B. Mazo, U. H. von Andrian: Intravital microscopy: visualizing immunity in context. In: Immunity. Band 21, Nr. 3, September 2004, S. 315–329, doi:10.1016/j.immuni.2004.08.006, PMID 15357943.
  2. ↑ P. Friedl, A. T. den Boer, M. Gunzer: Tuning immune responses: diversity and adaptation of the immunological synapse. In: Nat. Rev. Immunol. Band 5, Nr. 7, Juni 2005, S. 532–545, doi:10.1038/nri1647, PMID 15999094.
  3. ↑ Patrick Theer, Mazahir T. Hasan, Winfried Denk: Two-photon imaging to a depth of 1000 µm in living brains by use of a Ti:Al2O3 regenerative amplifier. In: Optics Letters. Band 28, Nr. 12, 2003, S. 1022–1024 (Abstract).

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