Abstimmbare Ultrafast Laser für bildgebende Verfahren in der Neurowissenschaft

Die Herausforderung

Finanziert durch das Vermächtnis des Industriellen/Finanziers António de Sommer Champalimaud, wurde das Champalimaud Centre for the Unknown im Jahr 2010 in Lissabon, der Hauptstadt Portugals, eröffnet. Seine Aufgabe ist es, Programme für fortschrittliche biomedizinische Forschung zu entwickeln und klinische Versorgung auf höchstem Niveau zu bieten, wobei der Schwerpunkt darauf liegt, bahnbrechende wissenschaftliche Entdeckungen in Lösungen umzusetzen, die die Lebensqualität von Menschen auf der ganzen Welt verbessern können. Diese hochmoderne Anlage vereint drei Einheiten: Neurowissenschaftliche Forschung, onkologische Forschung und ein onkologisches Krankenhaus. Dr. Pedro Garcia da Silva ist als wissenschaftlicher Koordinator für die Laser in der Abteilung Neurowissenschaften verantwortlich. Er erklärt: „Wir haben ein vielfältiges Forschungsprogramm, das von 15 ständigen Fakultätsmitgliedern geleitet wird. Zu den experimentellen Modellthemen gehören Nagetiere, Zebrafische und Drosophila.“ Kurz gesagt zielt die Forschung darauf ab, zu verstehen, wie Aktivität in Neuronengruppen Verhalten erzeugt: Sowohl erlerntes als auch ungelerntes Verhalten. Diese Arbeit umfasst die multispektrale Bildgebung mit dreidimensionaler räumlicher Auflösung zur Abbildung von Struktur und Funktion unter Verwendung eines breiten Spektrums von Fluorophoren, einschließlich traditioneller Farbstoffe und Aktivitätsindikatoren (z.B. Ca2+) sowie transgen exprimierter fluoreszierender Proteine, genetisch exprimierter Kalziumindikatoren (GECI) und optogenetischer Proteine. Er fügt hinzu: „Wir nutzen Multiphotonenmikroskope intensiv. Um die Produktivität im Labor zu maximieren, benötigt jedes Mikroskop eine ultraschnelle Laserquelle mit großer Abstimmbarkeit, einfacher Bedienung und hoher Zuverlässigkeit, unterstützt durch einen schnellen, zuverlässigen Service.“

Die Lösung

Champalimaud verwendet sieben Chameleon Laser von Coherent und hat kürzlich einen Discovery Laser der nächsten Generation hinzugefügt, um Experimente mit zwei Anregungswellenlängen sowie einer tieferen (>600 Mikrometer) Eindringtiefe dank seines längeren Wellenlängenbereichs zu ermöglichen. Ihr neuster Ultrafast Laser ist ein verstärkter Monaco Laser und wird für die optogenetische Photostimulation mehrerer Neuronen mittels räumlicher Lichtmodulation und Photoablation zur selektiven Zerstörung von Neuronen verwendet. Alle Laser werden durch einen Premium-Servicevertrag unterstützt.

Das Ergebnis

Diese Laser haben sich laut Dr. Garcia da Silva als hochzuverlässige Arbeitspferde erwiesen: „Außerdem ist die eingebaute GVD-Vorkompensation ein echter Vorteil für die strukturelle Bildgebung, wo sie das Signal-Rausch-Verhältnis deutlich erhöht. Aber das wirklich Beeindruckende ist, dass alle Laser weiterhin großartige Leistungen erbringen, obwohl einige von ihnen 6 bis 8 Jahre alt sind. Wir haben selten Ausfallzeiten und wenn, dann warten wir nie länger als 3 oder 4 Tage, bis wir einen Ersatzlaser geliefert bekommen. Diese hohe Zuverlässigkeit hat es mehreren unserer Forschungsgruppen ermöglicht, wichtige bahnbrechende Entdeckungen zu machen, die unser Verständnis der Neurowissenschaften voranbringen.“

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