Zeitaufgelöste Zweiphotonenlasermikroskopie zur in-vivo-Charakterisierung von Zellparametern und endogener NAD(P)H-Fluoreszenz

Ziel dieser Arbeit ist die Weiterentwicklung von Methoden und Anwendungen für die Zweiphotonen-Rasterlasermikroskopie für spezielle biologische Fragestellungen. Die Implementierung einer auf diesem Gebiet neuen nichtiterativen biexponentiellen Auswertemethode eröffnet hierbei neue Möglichkeiten auf dem Imaginggebiet der Zweiphotonenmikroskopie. FLIM-Messungen an gezüchteten 3D-Hautkonstrukten sollen Aufschluss auf den Säurecharakter dieser Hautäquivalente geben und einen Vergleich in Bezug auf den pH-Wert erlauben. Dies ist mit speziellen Fluorophoren, die sensitiv auf den pH-Wert reagieren, geplant. Ferner sollen die Wirkungen auf den Energiestoffwechsel der insulinproduzierenden B-Zellen erforscht werden. An dem Energiestoffwechsel der Zelle sind unter anderem die Coenzyme NADH und NADPH beteiligt. Sie gehören zu den Pyridinnukleotid-Coenzymen, welche an zahlreichen biologischen Redoxprozessen beteiligt sind. So fungieren diese nicotinamidhaltigen Coenzyme in oxidierter Form als Elektronenakzeptoren und reduziert als Elektronendonoren. Diese Coenzyme können zur Fluoreszenz angeregt werden und verraten durch ihr Fluoreszenzverhalten bestimmte Bedingungen, die in der Zelle vorliegen. Dabei sind die zu erwartenden Ergebnisse von unmittelbarem biomedizinischem Interesse, da Funktionsdefekte in den B-Zellen der Pankreasinseln zum Diabetes Typ II, einer Krankheit von höchster gesundheitspolitischer Relevanz, führen. Eine besondere Art der Zweiphotonenanregung soll aufgegriffen werden, um den nutzbaren Wellenlängenbereich eines Ti:Saphir Lasers zu erweitern. Diese funktioniert mit einer so genannten Zwei-Farben Zwei-Photonen Anregung. Eine Überlagerung von Femtosekundenpulsen verschiedener Wellenlängen, könnte dabei helfen, das biologische „Energieträgermolekül“ ATP fluoreszenztechnisch in hoher zeitlicher Auflösung zu untersuchen.