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Röntgenmikroskop soll Mikrostrukturen in situ und in vivo abbilden

Weltweit nimmt die Zahl älterer Menschen zu, und damit auch die Anzahl von Patienten, die an Osteoporose leiden. Die Entstehung und der Ablauf von Osteoporose sind noch immer nicht ausreichend verstanden. Denn Methoden für eine tiefgehende Analyse der Knochenfeinstruktur im Zeitverlauf am lebenden Individuum stehen bisher nicht zur Verfügung, insbesondere solche, die auch große Matrixstudien mit statistischer Signifikanz erlauben. Dies will nun ein interdiszi­plinäres Forschungsprojekt ändern. Das Projekt ‚4-D+ Nanoscope (Advancing osteoporosis medicine by observing bone microstructure and remodelling using a four-dimensional nanoscope)‘ wurde vom Europäischen Forschungsrat (ERC) zur Förderung durch einen ERC Synergy Grant ausgewählt und wird für 72 Monate mit bis zu 12,3 Millionen Euro gefördert.

Die Professoren Georg Schett vom Universitätsklinikum Erlangen, Andreas Maier von der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und Silke Christiansen vom Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) sowie Freie Universität Berlin wollen dafür erstmals Röntgenmikroskopie an Lebewesen ermöglichen. Sie planen die Entwicklung eines einzigartigen, schnell scannenden und niedrig dosierten Röntgenmikro­skops, für das sie in enger Zusammenarbeit mit Carl Zeiss Microscopy ein Gerät vom Typ XRM Versa 520 hardware- und softwareseitig modifizieren werden. Hier sollen insbesondere die Integration einer neuartigen Hochleistungsröntgenquelle und eines ultraschnellen Auslesedetektors erfolgen, wobei auch die Datenauswertung mithilfe neuster Verfahren des maschinellen Lernens (Precision Learning) neu aufgestellt werden muss.

Das 4-D-Nanoskop wird es erstmalig erlauben, die Mikro- und Nanostruktur von Knochen am lebenden Individuum in zeitlicher Entwicklung aufzunehmen und damit den Prozess des Knochenumbaus zu verstehen. Damit wird es möglich, die Auswirkungen von Alter, Hormonstatus, Entzündungsprozessen, Medikamenten oder anderen Therapieansätzen auf den Knochen zu beurteilen.

„Das neue Mikroskop wird zunächst in der medizinischen Forschung eingesetzt werden, aber wir freuen uns darauf, seine einzigartigen Möglichkeiten auch in der Energieforschung zu nutzen“, sagt Professor Bernd Rech, wissenschaftlicher Direktor des HZB. Die Methode ermöglicht auch In-situ-Studien von dynamischen Prozessen in natürlichen sowie in synthetischen Materialien, beispielsweise die Beobachtung und Verfolgung von Korrosionsprozessen und Mikrofrakturierung.

von mn

www.helmholtz-berlin.de

www.fau.de

www.uk-erlangen.de

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