Weltweit erstes konfokales Lichtmikroskop zur Untersuchung chiraler Moleküle

Wissenschaftler des Fachbereichs Chemie der Universität Durham haben das weltweit erste konfokale Laser-Scanning-Mikroskop entwickelt, das mit Hilfe von zirkular polarisiertem Licht (CPL) links- und rechtshändige Moleküle, auch bekannt als chirale Moleküle, unterscheiden kann.

Das Mikroskop mit der Bezeichnung CPL Laser Scanning Confocal Microscope (CPL-LSCM) ist das erste seiner Art, das lumineszierende chirale Moleküle in Zellen aufspüren und verfolgen kann, und verfügt über ein großes Potenzial für den weltweiten Einsatz in der bildgebenden und biomedizinischen Forschung.

Das CPL Laser Scanning Confocal Microscope kann emittierende chirale Moleküle in lebenden Zellen verfolgen und linkshändige Moleküle von rechtshändigen Molekülen, die helles Licht emittieren können, unterscheiden, was bisher nicht möglich war.

Lumineszierende chirale Moleküle kodieren beim Aussenden von zirkular polarisiertem Licht einen einzigartigen optischen Fingerabdruck, der Informationen über die molekulare Umgebung, die Konformation und den Bindungszustand enthält. Mit dem neuartigen Mikroskop können diese Informationen sowie bisher unbekannte Bereiche der Biologie und Chemie erstmals zugänglich gemacht und analysiert werden.

Die Forscher haben auch gezeigt, dass CPL-aktive Sonden mit der biologisch bevorzugten Zwei-Photonen-Anregung mit niedriger Energie aktiviert werden können, was die Abbildung von lebendem Gewebe mit einer Dicke von bis zu einem Millimeter bei vollständiger Wiederherstellung des CPL-Spektrums ermöglicht.

Die Verfolgung chiraler Moleküle in lebenden Zellen ermöglicht es den Forschern, die grundlegenden Wechselwirkungen zwischen Zellen, Organellen, Medikamenten oder eingeführten chiralen molekularen Sonden zu untersuchen. Dies kann in vielen Bereichen der Chemie, Biologie und Materialwissenschaft einen großen Fortschritt darstellen.

Das vollständige Ergebnis der Studie wurde in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Dr. Robert Pal, der leitende Forscher der Studie, sagte: "Dies ist ein bedeutender Meilenstein sowohl in der optischen Mikroskopie als auch in der zirkular polarisierten Lumineszenzforschung, und wir hoffen, dass sie von vielen Forschern auf der ganzen Welt adaptiert und genutzt wird, um ins Unbekannte vorzustoßen und grundlegende biologische Prozesse in einem neuen 'chiralen' Licht zu untersuchen."

Das CPL Laser Scanning Confocal Microscope kann gleichzeitig links- und rechtshändige CPL messen und stellt einen technologischen Fortschritt dar, der neue Möglichkeiten zur Untersuchung chiraler molekularer Wechselwirkungen eröffnet.