Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff
Eine charakteristische elektronenmikroskopische Aufnahme eines Bakteriums; innerhalb des Bakteriums erscheinen magnetische Nanopartikel als schwarze Punkte. Mit Hilfe einer neuen Technik kann man lebende Zellen mit vergleichbarer räumlicher Auflösung untersuchen, indem man einen Vorteil aus der Anwesenheit dieser magnetischen Teilchen zieht. Nature
Techniken der Magnetfeldmessung haben Wissenschaftlern seit langem in die Lage versetzt, die innere Struktur von biologischem und nicht biologischem Material zu untersuchen. So liefert zum Beispiel das Magnetresonanz-Bildgebungsverfahren Informationen über die Struktur und Funktion von Gewebe innerhalb lichtundurchlässiger biologischer Proben. Eine heutige Grenze für biologisch verträgliche magnetische Abbildungstechniken liegt darin, daß ihre Auflösung zu gering ist, um die inneren Strukturen von Zellen abzubilden, die daher normalerweise mit Licht- oder Elektronenmikroskopen untersucht werden.
Im Magazin Nature (#496) stellen David Le Sage, David Glenn und Ron Walsworth, Forscher am CfA, sowie 7 weitere Wissenschaftler eine Methode zur Auflösung magnetischer Strukturen in lebenden biologischen Proben auf subzellularer Ebene vor. In ihrer Studie benutzen sie eine besondere Bakterienart, die auf natürlichem Weg in ihrem Inneren eine Kette aus magnetischen Nanopartikeln aufbaut. Sie platzieren die lebenden Bakterien auf eine Diamantoberfläche, die so abgewandelt wurde, daß sie Kristalldefekte aufweist, die mit Magnetfeldern und Licht wechselwirken. Durch das Beleuchten der Oberfläche mit einem Laserstrahl und Messung der durch die Defekte hervorgerufenen Lichtmuster mit einem optischen Mikroskop können sie Aufnahmen der an der Diamantoberfläche entstehenden Magnetfeldmuster mit einer räumlichen Auflösung anfertigen, die in der Größenordnung der Wellenlänge des Lichts liegt. Die Technik entstand als Nebenprodukt bei Forschungen dieser Gruppe zur Lasertechnologie, die der astronomischen Forschung, einschließlich der Entdeckung von Exoplaneten und Radiointerferometrie, dient.
Die ersten Ergebnisse veranschaulichen die Verheißungen der Technik, auf magnetischem Weg die innere Struktur von lebenden Zellen zu untersuchen. Diese Technik könnte genutzt werden, um ein neues Licht auf die Eigenschaften und Lebenszyklen dieser magnetischen Bakterien zu werfen und sie zeigt den Weg für anspruchsvollere Untersuchungen einer Vielzahl von weiteren, biologisch interessanten Systemen.
