Startup CYCLE gewinnt mit Lasersystem den Innovators Award

Das Hamburger Startup CYCLE wurde auf der Leitmesse für Photonik, der @laser.world.of.photonics, mit dem Innovation Award in der Kategorie Biophotonik & Medizintechnik ausgezeichnet. Gewonnen hat das DESY-Startup mit dem Lasersystem SOPRANO, ein Femtosekunden-Laser für die Drei-Photonen-Mikroskopie.

 

Kompakt und vergleichsweise kostengünstig liefert der SORANO 1300nm und 1700nm Laserlicht gleichzeitig und kann damit bis zu einen Millimeter tief in lebendes Gewebe blicken. Diese hervorragenden Eigenschaften wurden nun ausgezeichnet. Die wichtigsten Innovationen gegenüber den Mitbewerbern sind:

  1. 1300nm und 1700nm Laserlicht gleichzeitg.
  2. Laser Puls Wiederholraten zwischen 1 MHz und 30 MHz einstellbar.
  3. Wesentlich kostengünstiger als andere Laser-Systeme für Drei-Photonen-Mikroskopie im Markt.
  4. Kompakter als andere Systeme im Markt

Wer bei diesem Thema Laie ist und ansatzweise verstehen möchte, was das Lasersystem SOPRANO so einzigartig macht, führt sich folgenden kleinen Exkurs zu den Grundlagen der Fluoreszenzmikroskopie zu Gemüte: Zunächst wird mithilfe eines Farbstoffes der relevante Teil des Gewebes markiert. Elektronen hiervon werden dann von außen mit einem einzelnen Photon angeregt. Das Elementarteilchen wird somit auf ein höheres Energieniveau angehoben. Nach einigen Nanosekunden fällt es zurück und setzt wieder ein Photon frei. Dieser Vorgang ist als Bildpunkt im Mikroskop sichtbar. Die Emission der Photonen im Gewebe außerhalb des Beobachtungsfokus mindern jedoch die Bildauflösung. Femtosekundenlaser können diesen Zustand mit Zwei-Photonen-Anregung verbessern. Die gleichzeitige Aufnahme von zwei weniger energiereichen Photonen (mit längerer Wellenlänge) bringen das Elektron des zu untersuchenden Objekts auf das gleiche Energieniveau. Die Emission der Photonen ist nun auf ein kleines Volumen in der Nähe des Zielfokus beschränkt, da die Wahrscheinlichkeit der gleichzeitigen Absorption zweier Photonen proportional zum Quadrat der optischen Anregungsintensität ist. Die Bildauflösung wird besser, das Bild somit schärfer. Die Abbildungstiefe im Gewebe wird zudem durch die längere Anregungswellenlänge verbessert.

Im Rahmen der Drei-Photonen-Mikroskopie wird das Elektron mit drei noch energieärmeren Photonen auf das Energieniveau gehoben. Die Anregung erfährt hier durch das überaus langwellige Laserlicht eine geringere optische Dämpfung, zudem wird mehr Fluoreszenz in dicken Geweben erzeugt.

Soprano liefert außerdem gleichzeitig die Wellenlängen 1,3 µm und 1,7 µm. Dies ist besonders, da in diesem Bereich das Licht vom Wasser, dem Hauptbestandteil von Gewebe, minimal absorbiert wird. Der Laser gelangt somit tiefer ins Gewebe.