Prof. Thorben Cordes und sein Doktorand Gabriel G. Moya Muñoz entwickelten die Mikroskopieplattform „Brick-MIC“, bei der die meisten Komponenten kostengünstig im 3D-Druck gefertigt und flexibel miteinander kombiniert werden können. Die Ergebnisse der Arbeit wurden kürzlich publiziertt und das Team hat Brick-MIC zum Patent angemeldet.

Sowohl in den Biowissenschaften, der Biotechnologie als auch in medizinischen Anwendungen sind moderne Lichtmikroskope und spektroskopische Verfahren essenzielle Werkzeuge, beispielsweise für molekulare Untersuchungen. Um deren Empfindlichkeit und Selektivität weiter zu erhöhen, werden sowohl Verfahren als auch Instrumente laufend in spezialisierten Laboren weiterentwickelt. Häufig dauert es jedoch mehrere Jahre, bis die neuen Technologien tatsächlich für Anwender*innen in den Biowissenschaften oder im klinischen Umfeld verfügbar sind. Die Arbeitsgruppe von Prof. Cordes hat deswegen ein Konzept entwickelt, bei dem alle Komponenten zum Aufbau für optische Mikroskopie- oder Spektroskopie-Verfahren im 3D-Druck gefertigt und flexibel miteinander kombiniert werden können – wie beim Bauen mit Legosteinen, auf Englisch „bricks“ genannt.

Mit dem kostengünstigen Open-Source-System soll es möglich sein, durch einen einfachen Austausch der verschiedenen Komponenten unterschiedliche Modalitäten für spezielle Experimente zu realisieren. Die Wissen­schaft­ler*innen haben ihr System für die Nutzung verschiedener hochempfindlicher Fluoreszenzmikroskopie-Techniken getestet – einschließlich Einzelmoleküldetektion und hochauflösender optischer Mikroskopie – für die normalerweise teure Geräte mit Investitionskosten über 100.000 Euro benötigt werden.

Dazu hat die Arbeitsgruppe von Prof. Cordes zusammen mit einem Team der Hebrew University Jerusalem um Prof. Eitan Lerner bereits Tests durchgeführt. Die Wissen­schaft­ler*innen konnten ein Durchflusszytometrie-Verfahren basierend auf einem Brick-MIC entwickeln, mit dem ein direkter Virusnachweis in Flüssigkeiten möglich ist.

Um die Brick-MIC Plattform weiterzuentwickeln, arbeiten Cordes und Moya Muñoz derzeit gemeinsam mit industriellen Partnern. Cordes sagt: „Wir erwarten ein breites Anwendungsspektrum im Bereich der akademischen und industriellen Forschung: Von der Fluoreszenzbildgebung in der Pharmazie über medizinische Zellforschungsverfahren wie die Tumormarkierung bis hin zur Überwachung von Ökosystemen durch Probenanalysen vor Ort.“

Referenz: G. G. Moya Muñoz et al.: Single-molecule detection and super-resolution imaging with a portable and adaptable 3D-printed microscopy platform (Brick-MIC), Science Advances 10(39), 25 Sep 2024; DOI: 10.1126/sciadv.ado3427