QMIC

Motivation

In den Lebenswissenschaften und der Medizin sind Zwei-Photonen-Mikroskope bewährte Instrumente zur Untersuchung von verschiedenen Gewebearten. Ein Vorteil ist die hohe Eindringtiefe des benutzten Anregungslichts ins Gewebe im nahen Infrarot, jedoch müssen große, aufwendige Femtosekundenlaser zur Zwei-Photonen Fluoreszenzanregung benutzt werden. Die Benutzung von Quanten-Strahlungsquellen mit verschränkten Photonenpaaren (faserbasierte Quelle für verschränkte Photonen) verspricht, die bisher benötigte hohe Spitzenleistung der aufwendigen Femtosekundenlaser vermeiden sowie den hohen apparativen Aufwand senken zu können. Darüber hinaus soll die Auflösung der Bildgebung auf der Detektionsseite durch neuartige faserbasierte Quanten-Detektoren mit räumlichem Multiplexing (Photonische Laternen) verbessert werden.

Ziele und Vorgehen

Das Ziel des Projektes ist es, ein Quanten-Zwei-Photonen-Mikroskop zu entwickeln, basierend auf verschränkter Zwei-Photonen Absorption. Dazu werden im Projekt zunächst eine robuste, kompakte, faserbasierte Photonenpaarquelle entwickelt, sowie ein faserbasierter Quantendetektor, der über Multiplexing zu einer Steigerung der räumlichen Auflösung im Mikroskop führt. Beide Komponenten werden in ein offenes Forschungsmikroskop integriert und unter Laborbedingungen getestet. Finale praxisnahe Tests mit Proben aus dem klinischen Umfeld werden die Entwicklungsergebnisse an medizinisch relevanten Gewebeproben zeigen.

Innovation und Perspektiven

Die Ausnutzung der Quanteneigenschaften des Lichts trägt zur Komprimierung und Verbesserung von Zwei-Photonen-Mikroskopen bei, die in der Biotechnologie- und Medizinforschung gerade für die dreidimensionale tiefliegende Bildgebung im Gewebe alternativlos sind; sei es zum Auffinden von Entzündungsherden im Gewebe oder zum Sichtbarmachen von neuronaler Aktivität in Hirngewebe.