Wie funktioniert ein modernes Forschungsmikroskop?

All diese Bilder stammen aus dem Live-Stream, und im Eifer des Streams haben Jan und ich nicht darauf geachtet, dass wir für alle Vergrößerungen die gleiche Stelle wählen. Das ist auf jeden Fall eine Lektion für den kommenden Stream am 24.01.2024: Wir machen mehr Bilder und, je nach Kontext, auch an der selben Stelle, wenn es passt. Da wir im Live-Stream lange geredet haben und dabei die Beleuchtung immer an war, sind die meisten Fluoreszenz-Marker an der Stelle, wo wir mit dem 20fach und 40fach Bilder gemacht hatten ausgeblichen, so dass wir für ein Bild mit dem 60fach Objektiv eine andere Stelle nehmen mussten. Aber der Punkt, den ich machen möchte, wird trotzdem deutlich: Ein Wissenschaftly vorm Mikroskop stellt sich nicht die Frage wie sehr etwas vergrößert wird, sondern wie gut der Überblick über die Probe ist und wie gut Details aufgelöst sind – und entsprechend werden Objektive gewechselt. Hier nun die Aufnahme mit dem 60fach Objektiv:

Fluoreszenzmikroskopie: Kern in cyan, Mitochondrien in magenta, Aktin in grün. Maßstab links unten 0,1mm oder 100µm. Aufgenommen mit einem 60fach Objektiv. Der blaue Rahmen markiert den Ausschnitt für ein Vergleichsbild, das später kommt. (CC BY-SA 4.0 Dr. André Lampe)

Das verwendete 60fach Objektiv ist ein besonderes: Ein Öl-Immersions Objektiv, bei dem ein besonderes Öl zwischen Objektiv und Deckgläschen der Probe gegeben wird, um mehr Licht einzusammeln und so noch mehr Details sichtbar zu machen. Jan erklärt die Öl-Immersion ausführlich im Video 01-6 (hier der Link zum genauen Zeitpunkt). Natürlich kann man in den Bildern oben sehen, dass die Objektive auch vergrößern – wenn man aber den Fokus auf eine einzelne Zelle legt, so wie das Wissenschaftlys oft tun, wird vielleicht klarer, dass es eher um die Auflösung von Details geht als um die wirkliche Vergrößerung. Im folgenden Bild habe ich mal die Zellen in den blauen Rahmen von oben nebeneinander gesetzt und in der gleichen Größe dargestellt.

Fluoreszenzmikroskopie: Kern in cyan, Mitochondrien in magenta, Aktin in grün. Maßstab jeweils rechts oben 0,02mm oder 20µm. v.ln.r.: Aufnahme mit 20fach Objektiv, mit 40fach Objektiv, mit 60fach Objektiv. (CC BY-SA 4.0 Dr. André Lampe)

Gerade in der biologischen oder medizinischen Forschung, wie sie an der Charité betrieben werden, besteht die Probe meistens aus Zellen. Die können in unterschiedlichen Formen daher kommen: frei in einer Flüssigkeit, wie beispielsweise Blut; in Gewebeschnitten oder eben aus der Zellkultur, aufgewachsen auf Glas, wie es bei den gezeigten Zellen der Fall ist. Die Zellgrößen können variieren, aber die Größen eines Zelltyps in einer Probe sind recht gleich. Was das Wissenschaftly vorm Mikroskop einschränkt, ist die physikalische Beugungsgrenze (darüber habe ich in Ernst Abbe war ein faszinierender Mensch gebloggt) und die kann man sogar mit der Hochauflösungsmikroskopie überlisten, aber für viele Anwendungen reicht ein normales… oder sagen wir besser: reicht ein modernes Forschungsmikroskop wie es im AMBIO in der Charité bei Dr. Jan Schmoranzer steht, völlig aus.