Holotomographische Mikroskopie
Stachelige Erkenntnis: So verformen sich rote Blutkörperchen
Empa-Forschende haben lebende rote Blutzellen dabei beobachtet, wie sie sich in «Stechapfelzellen» verwandeln, wenn sie mit hohen Konzentrationen des Medikaments Ibuprofen behandelt werden. Mittels holotomographischer Mikroskopie konnten sie die roten Blutkörperchen in Echtzeit bei ihrer Verwandlung vermessen und in 3D-Renderings darstellen. Ihre Erkenntnisse haben sie unlängst im Fachmagazin «ACS Nanoscience Au» publiziert.
![https://carboquant.empa.ch/documents/56164/26917265/EQ81-Ery-Talia-870.png/f2fe94e1-0ba3-436a-90fb-f03ee6883809?t=1695910669000](https://carboquant.empa.ch/documents/56164/26917265/EQ81-Ery-Talia-870.png/f2fe94e1-0ba3-436a-90fb-f03ee6883809?t=1695910669000)
![https://carboquant.empa.ch/documents/56164/26917265/juxtapose-gif+%281%29.gif/aa78a587-0f6c-4c43-aa49-95a2a6b9dcb3?t=1695910668000](https://carboquant.empa.ch/documents/56164/26917265/juxtapose-gif+%281%29.gif/aa78a587-0f6c-4c43-aa49-95a2a6b9dcb3?t=1695910668000)
Blut ist in der Tat «ein ganz besondrer Saft». Denn was bereits der Dichter und Naturforscher Goethe ahnte, lässt sich heute mit innovativen Bildgebungsverfahren tatsächlich sichtbar machen. Eine dieser Besonderheiten ist nämlich zugleich jene Zelle, die am häufigsten in der Blutbahn vorkommt: der Erythrozyt. Billionen dieser roten Blutkörperchen drehen jede Minute ihre Runden durch den menschlichen Körper. Dass sie dabei nicht immer eine rundliche Gestalt einnehmen, ermöglicht ihnen, sich durch engste Äderchen zu quetschen, um die entlegensten Winkel unseres Körpers mit Sauerstoff zu versorgen.
Manche Formänderungen der Erythrozyten sind allerdings auch typisch für spezielle Veränderungen in der Umgebung: So treten sogenannte Stechapfelzellen mit zugespitzten Ausläufern etwa bei Verbrennung, Leberschäden oder bei Kontakt mit bestimmten Medikamenten auf. Empa-Forschende konnten die Verwandlung von roten Blutkörperchen in Stechapfelzellen nun mittels digitaler holotomographischer Mikroskopie beobachten.
Talia Bergaglio und Peter Nirmalraj vom «Transport at Nanoscale Interfaces»-Labor in Dübendorf provozierten hierzu die Verformung von lebenden roten Blutkörperchen durch Zugabe des Arzneimittels Ibuprofen. Die Verwandlung von rundlichen «Donuts» zu Stechapfelzellen konnten sie dank der holotomographischen Mikroskopie in Echtzeit nachverfolgen. Diese innovative Technik funktioniert ähnlich wie eine Computertomographie (CT), wobei die Bildgebung über Lasertechnik anstatt mittels Röntgenstrahlen stattfindet. Die digitale holografische Mikroskopie ist damit besonders geeignet für biologische Proben wie Blutzellen, da sie hochauflösende, berührungslose und Marker-freie Aufnahmen ermöglicht, die sich im Anschluss zu einer dreidimensionalen Darstellung rekonstruieren lassen.
Rote Blutkörperchen sind hierbei ein perfektes Modellsystem, da sie sich im Verlauf ihrer Existenz von allen Bestandteilen trennen, die sie an ihrer Hauptaufgabe, dem Sauerstofftransport, hindern; sie sind letztlich (fast) leere Membranhüllen. «Daher lassen sich mit unserem bildgebenden Verfahren die Wechselwirkungen einer Vielzahl von Arzneimittelmolekülen mit der Zellmembran besonders gut an roten Blutkörperchen untersuchen», so Empa-Forscher Nirmalraj.
Transport at Nanoscale Interfaces
Tel. +41 58 765 42 61
peter.nirmalraj@empa.ch
Dr. Andrea Six
Kommunikation
Tel. +41 58 765 6133
redaktion@empa.ch
![](https://carboquant.empa.ch/documents/56164/27012097/EQ81-Cover-DE-web.jpg/1e5b31a5-21c4-4043-bcad-20674901d97c?t=1696492960000)
Empa Quarterly#81 Batterieforschung
Energie speichern zu können ist ein zentraler Pfeiler eines nachhaltigen Energiesystems, stehen doch Sonnen- und Windenergie nicht immer dann ausreichend zur Verfügung, wenn man sie gerade benötigt. Gute Batterien sind deshalb unabdingbar für die Energiewende und somit für eine nachhaltigere Welt. Empa-Forschende entwickeln Akkus und Batterien für unterschiedliche Anwendungen, von stationären Energiespeichern bis hin zur Elektromobilität. Ausserdem beschäftigen sie sich auch mit der Analyse und dem Recycling von ausgedienten Akkus.
Lesen Sie die neuste Ausgabe des EmpaQuarterly online oder laden Sie das Heft als PDF herunter.
![](https://carboquant.empa.ch/documents/56164/27690234/EQ82-Cover-DE.jpg/6d7e0270-355a-4eed-8ab4-6a8236286df0?t=1701938551000)
Empa Quarterly#82 Mining the Atmosphere
Um den Klimawandel zu begrenzen, müssen wir nicht nur künftige, sondern auch historische Emissionen kompensieren. Eine Lösung wäre der «atmosphärische Staubsauger»: Wir entziehen der Atmosphäre das überschüssige CO2. Was tun damit? Anstatt den Kohlenstoff für Polymere, Arzneimittel, Fasern, Treibstoffe und Co. aus Erdöl zu gewinnen, nutzen wir atmosphärisches CO2. Das ist die simple, technisch indes enorm anspruchsvolle Idee der neuen Empa-Forschungsinitiative «Mining the Atmosphere».
Lesen Sie das EmpaQuarterly online oder laden Sie das Heft als PDF herunter.
![](https://carboquant.empa.ch/documents/56164/28621816/EQ83-Cover-DE.png/5b8b898a-2b80-4443-8a87-d898c83936fe?t=1712234915000)
Empa Quarterly#83 Perovskite: Blick in den Kristall
Vor über 180 Jahren wurde im Uralgebirge ein kurioser Kristall entdeckt. Heute ist daraus eine ganze Materialklasse entstanden, die von grossem Interesse für die Forschung ist: die Perovskite. Gemeinsam ist allen Perovskiten ihre Kristallstruktur, die ihnen ungewöhnliche Eigenschaften verleiht. Ändert man die genaue Zusammensetzung des Perovskits, kann man diese Eigenschaften steuern. Genau das machen sich Empa-Forschende zunutze, die aus diesem vielversprechenden Material Solarzellen, Detektoren und Quantenpunkte entwickeln.
Lesen Sie das EmpaQuarterly online oder laden Sie das Heft als PDF herunter.
-
Teilen
![](https://carboquant.empa.ch/documents/56164/19449012/you+may+also+like+1170+40.jpg/d7130079-3b01-42fc-be3a-96259ac96858?t=1639484952000)
Navi fürs Knie |
Operationen am Kniegelenk sind riskant. 3D-Modelle aus Mikro-Computertomographien können das Blutgefäss-Netzwerk im Meniskusknorpel sichtbar machen, um die Operationsrisiken zu senken. |
Weitsicht bewiesen |
Als Instrumentenmacher für die Chirurgie gründete Heinz A. Oertli in jungen Jahren die Oertli Instrumente AG. Jetzt fördert er mit einem gleichnamigen Fonds im Rahmen des Zukunftsfonds innovative Projekte an der Empa. |