OpenSPIM: Ein Hightech-Commons für Forschung und Lehre

Abstract

Das Betrachten und Verstehen sehr kleiner, für das bloße Auge unsichtbarer Strukturen ist für die Forschung enorm wichtig. So werden beispielsweise die Spitzen regenerierender Nervenfasern auf beschichteten Nanostrukturen beobachtet, um Implantate für die Heilung von Lähmungen zu entwickeln.2 An die Mikroskopie stellt das enorme Anforderungen. Und obwohl der Bedarf an Hochleistungsmikroskopen beträchtlich ist, gibt es weltweit nur eine Handvoll Hersteller solcher Instrumente. Das liegt unter anderem daran, dass die Fertigung hochwertiger Optik höchste Ansprüche an Präzision und Stabilität stellt. Je kleiner die zu beobachtenden Strukturen sind, desto größer werden die damit verbundenen Probleme. Jeder Fehler wird gewissermaßen mit vergrößert. Schon eine Abweichung von nur einem tausendstel Millimeter kann zu deutlich sichtbaren Störungen führen. Selbst bei exakter theoretischer Kenntnis bleibt die Produktion von Hochleistungsmikroskopen schwierig. Dass sich ausgerechnet in diesem Hightech-Gebiet mit SPIM und OpenSPIM Projekte etabliert haben, in denen Wissenschaftler und Techniker auf mehreren Ebenen nach Commons-Prinzipien kooperieren, ist bemerkenswert. SPIM ist ein Akronym für »Selective Plane Illumination Microscopy«, die auch als Lichtblattoder Lightsheet-Mikroskopie bezeichnet wird. Ihre Besonderheit liegt in der Art, wie das betrachtete Objekt im Mikroskop beleuchtet wird. In konventionellen Geräten geschieht dies entlang der sogenannten optischen Achse3 – entweder durch eine Linse (Kondensor), unter dem Objekt entgegen der Blickrichtung (Durchlichtmikroskopie) oder durch das Betrachtungsobjektiv in Blickrichtung (Auflichtmikroskopie). Im Lichtblattmikroskop wird die Probe hingegen senkrecht zur optischen Achse beleuchtet, und zwar durch eine zusätzliche Optik von der Seite her. Diese Technik wurde erstmals zu Beginn des 20. Jahrhunderts von Richard Zsigmondy und Henry Siedentopf im sogenannten Ultramikroskop von ZEISS eingesetzt. Mit diesem Mikroskop ließen sich fortan selbst kleinste Partikel in Flüs-