Zehntklässler erkunden hochauflösende STED-Mikroskope
Was Donuts und Alpakas mit hochauflösenden Mikroskopen zu tun haben, erfuhren am 15.05.14 die Schülerinnen und Schüler der Klasse 10c1 vom Northeimer Gymnasium Corvinianum. Zusammen mit ihrer Biologielehrerin, Frau Ingrid Müller, besuchten sie die Abteilung NanoBiophotonik am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie (MPIbpc). Dort wurden sie von dem promovierten Biologen Dirk Kamin begrüßt. Er gab mit einer eigens für den Besuch der Klasse konzipierten Power-Point-Präsentation nicht nur eine Übersicht über die Evolution der Mikroskopie, sondern führte sehr anschaulich und gut verständlich in die Technik der STED-Mikroskopie ein – kein leichtes Unterfangen angesichts der komplexen Funktionsweise dieser hochauflösenden Mikroskopiertechnik, die der Abteilungsleiter, Prof. Dr. Stefan Hell, 1994 entwickelt hatte, und die seit dem immer mehr verfeinert und verbessert wird.
Hinter der Abkürzung STED verbirgt sich „Stimulated Emission Depletion“ = Stimulierte Emissionsunterdrückung. Sie ermöglicht mit einem Auflösungsvermögen von unter 20 Nanometern z.B. das Sichtbarmachen einzelner Proteine in lebenden Zellen. Dafür braucht man fluoreszierende Farbstoffe, die u.a. an Antikörper gebunden werden. Aufgrund ihrer geringen Größe besonders gut geeignete Antikörper liefern ausgerechnet Alpakas, mit der Folge, dass auf dem Institutsgelände einige von ihnen zur Antikörpergewinnung gehalten werden.
Die Farbstoffe lassen sich mit Laserlicht an- und abschalten. Bei dem STED-Mikroskop besteht der Trick darin, einen Anregungsstrahl und einen sehr energiereichen darüber gelagerten ringförmigen Ausschaltstrahl zu verwenden. Von den Wissenschaftlern wird er Donut genannt. Je kleiner der nicht abgeschaltete Bereich ist (die Mitte des Donuts), desto besser ist das Auflösungsvermögen.
Davon konnten sich die Corvinianer selbst überzeugen, als sie in Kleingruppen den Wissenschaftlern über die Schulter schauen durften. Ganz fasziniert waren sie von einem hochaufgelösten STED-Bild, das mit seinen grün und rot fluoreszierenden Bereichen so aussah wie eine aus dem Weltall fotografierte Großstadt, sich aber als Zelle entpuppte, bei der die Kernporen grün schimmerten und das Zellskelett in rot erschien.
Auf ihrem Rundgang durch sechs Labore informierten die dort arbeitenden Wissenschaftler die Schüler freundlich und geduldig über ihre jeweilige Tätigkeit. Als die aus Italien stammende Physikerin Ilaria Testa das von ihr selbstgebaute STED-Mikroskop auf Englisch erläuterte, stellten die Schüler fest, dass sie im Englischunterricht offensichtlich viel gelernt hatten, denn sie konnten den Ausführungen problemlos folgen.
Die Abteilung NanoBiophotonik ist das beste Beispiel dafür, dass Wissenschaft nur im Team funktionieren kann: Die Biologen kümmern sich um die zu mikroskopierenden Objekte, die Chemiker stellen die erforderlichen Fluoreszenzfarbstoffe her und die Physiker sind für die Technik und das Funktionieren der bis zu einer Million teuren STED-Mikroskope zuständig. Alle eint das Ziel, die Vorgänge in lebenden Zellen besser zu verstehen.
Die jungen Wissenschaftler Dr. Dirk Kamin sowie seine Kollegen Dr. Daniel Jans und Dr. Alf Honigmann fanden schnell einen Draht zu den Schülerinnen und Schülern, denen sie in überaus positiver Weise die Freude an und die Identifizierung mit ihrer Arbeit vermitteln konnten. Ihnen gilt unser großer Dank!
Besser kann Werbung für Naturwissenschaften nicht sein!!!
Das Foto zeigt eine Gruppe von Schülerinnen, denen die italienische Wissenschaftlerin Ilaria Testa das von ihr selbstgebaute STED-Mikroskop erläutert.
Ingrid Müller