Laborjournal 2020-11

| 11/2020 56 Wirtschaft Moleküle identifizieren ohne vorherige Markierung? Das geht zum Beispiel mit der Raman-Spektroskopie. Das Münsteraner Start-up Refined Laser Systems setzt dabei Glasfasertechnik ein, um die komplexen Systeme kompakter und vor allem deutlich schneller zu machen. Glasfaserknäuel gegen die Langsamkeit Firmenporträt Refined Laser systems, Münster Forscher verwenden die Raman-Spektroskopie gerne zur Untersuchung von Materialeigen- schaften – egal, ob dieses Material ein Halblei- ter, Gemüsesuppe oder eine biologische Zel- le ist. Wichtig ist nur, dass es Moleküle gibt, die mit dem Licht wechselwirken. Konkret: Eine Probe wird mit Licht ei- ner definierten Wellenlänge bestrahlt. Dazu nehmen Raman-Spektroskopiker in der Re- gel monochromatische Laser. An den Mole- külen der Probe wird das Licht gestreut – und zwar inelastisch, wie der Physiker sagt. Das be- deutet, dass ein Teil der kinetischen Energie des Lichts zum Beispiel in Anregungsenergie umgewandelt wird – etwa in Molekülschwin- gungen. Durch diesen Energieverlust hat das gestreute Licht eine geringere Frequenz – al- soWellenlänge – als der ursprüngliche Laser- strahl. Das nennt sich Stokes-Raman-Streuung und lässt sich messen. Denn das Spektrum an Molekülschwingungen und Frequenzän- derungen (Raman-Frequenzverschiebung) ist für ein streuendes Atom oder Molekül cha- rakteristisch. Ebenso kann aber auch das streuendeMo- lekül bei der Kollisionmit einemPhoton Ener- gie auf dieses übertragen. Dann zeigt das ge- streute Licht eine höhere Energie und dem- zufolge auch eine höhere Frequenz als vor- her. Dieser Effekt heißt – wenig kreativ – Anti-­ Stokes-Raman-Streuung. Keine Farbe stört Take-Home - Message nach so viel physika- lischer Theorie?Wenn ichmit Licht definierter Energie auf ein Material schieße, sagt mir die Raman-Frequenzverschiebung imNachgang, umwelches Material es sich handelt. Der Clou: Raman-spektroskopische Ansätze funktionie- ren nicht-invasiv, da nichtsmarkiert odermani- puliert werdenmuss. Das ist ein enormer Vor- teil gegenüber der klassischen Fluorophor-ba- siertenMikroskopie und schreit förmlich nach Anwendungen in der Point-of-Care -Krebsdia- gnostik oder markierungsfreien Histopatholo- gie. Denn Färbungen kosten nicht nur Zeit, sie beeinflussenmitunter das biologische System. Beispielsweise sind Fluoreszenzmarker oft grö- ßer als ein zu untersuchender Wirkstoff, was in Bindestudien stört. Weshalb etwa auch die Pharmaforschung an markierungsfreien Me- thoden interessiert ist. DieMitarbeiter von Refined Laser Systems wendennun einen Spezialfall der Raman-Spek- troskopie an, und zwar die kohärente Anti-Sto- kes-Raman-Streuung (Coherent Anti-Stokes Ra- man Scattering, CARS). Dieser Ansatz ist be- sonders für In-vivo -Messungen und diagnos- tische Bildgebung geeignet. „Im Gegensatz zur klassischen Raman-­ Spektroskopie ist CARS nicht-linear“, sagt Maxi- milian Brinkmann, Physiker und einer der bei- den Geschäftsführer von Refined Laser Sys- tems. Was das genau bedeutet, erklärt er so: „Wir beleuchten die Probemit zwei Laserstrah- len unterschiedlicher Frequenz und regen so Wissenschaftliche Gründer von Refined Laser Systems: Tim Hellwig (li.) und Max Brinkmann (re.) Foto: Sigrid März

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