TITEL | 25 zm113 Nr. 15-16, 16.08.2023, (1343) Die kolorierten Aufnahmen aus dem Rasterelektronenmikroskop (REM) stammen von der Biologin Nicole Ottawa und dem Fotografen Oliver Meckes (eye of science). Beide arbeiten seit über 25 Jahren freiberuflich in ihrem eigenen Labor zusammen und verfügen über umfangreiche Erfahrungen im Umgang mit demREM. Bei der Illustration dieses Buches kamen sehr unterschiedliche Präparationstechniken zum Einsatz. Den Mineralanteil eines Zahns abzubilden, war der einfachste Arbeitsschritt. Dazu wurde der Zahn aufgebrochen und die Bruchflächen wurden mit einer dünnen Goldschicht überzogen. Weitaus mehr Präparationsschritte sind erforderlich, um Zellen abzubilden, denn das REM arbeitet mit Vakuum und kann daher keine feuchten Präparate darstellen. Damit Gewebe, Zellen oder Bakterien während der Präparation für das REM nicht schrumpfen oder kollabieren, müssen sie zunächst chemisch fixiert werden. Danach muss den Präparaten die gesamte Flüssigkeit entzogen und diese ersetzt werden: zunächst durch Ethanol in steigender Konzentration, so dass die Probe aushärtet (Abbildung 1), und dann in einer Druckkammer durch flüssiges Kohlendioxid. Anschließend wird das Präparat in der Druckkammer unter Druck auf 40 °C erwärmt (Abbildung 2a, Mitte), wobei das Kohlendioxid über seinen „kritischen Punkt“ in die Gasphase übergeht. Wird nun der Druck abgelassen, entsteht ohne jede Formveränderung ein vollkommen trockenes Präparat. Im nächsten Schritt wird die gesamte Probe mit Gold, Palladium oder Platin beschichtet. Dies macht das Objekt elektrisch leitfähig, um eine perfekte Abbildung im Raster-Elektronenmikroskop zu erhalten (Abbildungen 2a links, und 2b). In einigen Fällen wurden die Gewebe vor dem Trocknen in flüssigem Stickstoff schockgefroren und gefriergebrochen oder säuregeätzt, um Einblicke in die Zellen zu ermöglichen oder Kollagenschichten abzulösen; andere Gewebe wurden in Lauge gekocht, um alle organischen Stoffe zu entfernen. Unter dem REM wird das Präparat einem Elektronenstrahl ausgesetzt. Mit drei separaten Detektoren, die wie Scheinwerfer wirken, kann das jeweilige Objekt bei 10- bis 50.000-facher Vergrößerung betrachtet werden (Abbildung 3). Ein Detektor nimmt die Sekundärelektronen auf, die aus der das Präparat überziehenden Metallschicht austreten und das primäre Bild liefern. Dieses Bild zeigt jedoch keinen Schattenwurf und vermittelt daher nur eingeschränkt einen dreidimensionalen Eindruck. Die beiden anderen Detektoren, die die vom Präparat reflektierten Elektronen aufnehmen, verleihen dem Bild durch Licht und Schatten einen Eindruck von Tiefe. Schließlich werden diese drei digitalisierten Bilder auf einem PC zu einem Bild zusammengefügt und für eine aussagekräftige Darstellung sorgfältig koloriert (Abbildungen 4 bis 6). Abb. 4: REM-Aufnahmen eines Fibroblasten, erstellt mithilfe von Sekundärelektronen und zwei verschiedenen Rückstreu-Elektronendetektoren. Abb. 5: Maskierung des Fibroblasten mit Adobe Photoshop Abb. 6: Für das fertige Bild wurde das Sekundärelektronenbild eingefärbt und mit den Bildern zusammengeführt, die mit den Rückstreu-Elektronendetektoren gemacht worden waren. Originalvergrößerung: 5.000-fach. Abbildungen: Quintessenz Verlag / eye of science
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