Ein Bildsensor, ganz viele ganz kleine Lochblenden, und eine gute Portion Gewusst-wie – fertig ist das Mini-Mikroskop, das optischen Mikroskopen bezüglich der Vergrößerung nicht nachstehen soll:

Wie das California Institute of Technology (Caltech) berichtet, haben Wissenschaftler des Instituts ein Mikroskop entwickelt, das nicht größer als eine Fingerspitze ist und beispielsweise in Handys eingebaut werden könnte. Das „mikroskopische Mikroskop“ kommt ohne Objektiv aus und soll die Vergrößerungsleistung eines optischen Spitzenmikroskops erreichen – über die optische Leistung sagen die Wissenschaftler aber nichts.

„optofluides“ Mikroskop; Foto Caltech

Bei diesem Mikroskop werden Effekte der Mikrofluidik, des Flüssigkeitsflusses „in unglaublich kleinem Maßstab“, genutzt. Das Prinzip ist simpel, die Herstellung „entwaffnend einfach“: Ein normaler CCD-Bildsensor, wie er auch in Digitalkameras zum Einsatz kommt, wird mit einer Metallschicht überzogen. In die werden dann, korrespondierend mit den Pixeln, winzige Löcher in Reihe gestanzt – Durchmesser kleiner als ein Mikrometer. Obendrauf kommt dann ein „mikrofluidaler“ Kanal, durch den die zu analysierende Probe fließen wird. Beleuchtet wird das Ganze von oben, Sonnenlicht genügt den Angaben der Forscher zufolge.

Die Probe fließt nun, entweder aufgrund der Schwerkraft oder mit Hilfe elektrischer Ladung, horizontal über die Löcherlinie im Metall. Organismen und Zellen in der Probe blockieren dabei Loch für Loch den Lichtfluss. Resultat ist eine Licht-Schatten-Bilderreihe, den Ergebnissen einer Lochkamera nicht unähnlich. Da die Löcherlinie leicht diagonal zur Flussrichtung angeordnet ist, ergeben sich leicht unterschiedliche, überlappende Bilder, die sich den Entwicklern zufolge zu einem „überraschend präzisen“ zweidimensionalen Bild zusammensetzen lassen.

Da Sonnenlicht als Lichtquelle ausreicht, ist das „optofluide“ Mikroskop nach Ansicht der Entwickler besonders attraktiv für den Einsatz in der Dritten Welt. Möglichkeiten sehen die Forscher beispielsweise in der Blutanalyse zur Malaria-Diagnosik oder auch bei Wasseranalysen auf Krankheitserreger hin. Schon für rund 10 US-Doller könne das Mikroskop in Serie produziert werden meinen dessen Erfinder.

Der federführende Entwickler Dr. Changhuei Yang steht bereits mit Biotechnik-Unternehmen wegen einer Serienfertigung in Verhandlungen. Schließlich könne man das Mikroskop in ländlichen Gegenden ebenso mobil einsetzen wie auf dem Schlachtfeld. Auch ein Implantat im menschlichen Körper können sich die Forscher künftig vorstellen: „Ein implantierbares Mikroskop-Analyse-System kann eigenständig bösartige Krebszellen in der Blutbahn aufspüren und isolieren“ meint Yang.

(thoMas)