Interview mit Tobias Neckernuss über Durchflusszytometrie und die Vorteile von Multiwavelength Laser Combinern

Dr. Tobias Neckernuss
Managing Director
                                                       Sentifi Group AG

Was ist der Schwerpunkt Ihrer Forschung bei Sensific?

Bei Sensific entwickeln wir Hochgeschwindigkeits-Bildverarbeitungssysteme zur Objektverfolgung und -identifizierung in Echtzeit sowie Module zur Steuerung von bildgebenden Experimenten. Unser ODIN-System bietet modernste Bildverarbeitung in Kombination mit leistungsstarker und einfach zu bedienender Analyse- und Steuerungssoftware. Die meisten unserer Kunden sind in der Mikroskopie tätig und nutzen unsere Produkte zur Überwachung, Analyse und Steuerung ihrer mikrofluidischen Aufbauten. Wir unterstützen sie bei der Entwicklung neuer Techniken, Assays und Methoden im Zusammenhang mit unseren Produkten. Darüber hinaus besteht eine enge Forschungszusammenarbeit mit dem Institut für Experimentalphysik der Universität Ulm.

Können Sie ein Beispiel für die Experimente in Ihren Forschungslabors nennen?

Die Verkapselung verschiedener Zellarten in kleinen Kompartimenten und die Untersuchung ihrer Interaktionen ist eine wichtige Aufgabe in der Immunologie und Onkologie. Daher wurde ein mikrofluidisches System entwickelt, um eine bestimmte Anzahl von Zellen jeder Spezies zusammen in einem Wasser-in-Öl-Tropfen mit einem Durchmesser von etwa 100 µm zu verkapseln. Aufgrund des geringen Volumens ist die Interaktionswahrscheinlichkeit der Zellen sehr hoch. Diese Tröpfchen werden dann inkubiert und die Wechselwirkungen der verschiedenen Zellen in den kleinen Kompartimenten können untersucht werden. Auf diese Weise ist das Experiment auf der Ebene einer einzelnen Zelle empfindlich und es können mehr Informationen gesammelt werden als bei Experimenten in der Masse.

Messung von Jukat-Zellen in geringem Umfang mit verschiedenen Kontrastverfahren. Bestimmung des Zellzustandes mit Trypanblau und ODIN-spezifischen Parametern.

Was sind die kritischen Punkte bei dieser Art von Experimenten und wie kann der OXXIUS Multi Wavelength Laser Combiner dabei helfen?

Der Verkapselungsprozess ist statistisch und nicht alle Tröpfchen enthalten die gewünschte Kombination von Zellen. In einem ersten Schritt analysiert unser System die Anzahl der verschiedenen Zellen und löst eine Sortiervorrichtung aus, um unerwünschte Ereignisse auszusortieren, d.h. leere Tröpfchen oder unerwünschte Belegungszahlen. Dieser Schritt wird normalerweise im Brightfield durchgeführt, aber wenn die Interaktion der Zellen oder Veränderungen in der Biochemie analysiert werden sollen, ist eine Fluoreszenzanalyse der Tröpfchen unumgänglich. Um einen hohen Durchsatz (> 1000 Ereignisse/s) zu erreichen, sind wir auf einen leistungsstarken Single-Mode-Laser angewiesen, der mit unserem ODIN-System über digitale oder analoge Eingänge gesteuert werden kann. Auf diese Weise können wir kurze Beleuchtungszeiten nutzen und haben dennoch genügend Intensität für eine brillante Bildqualität. Das Modul ermöglicht es uns auch, ein Tröpfchen unter verschiedenen Beleuchtungseinstellungen abzubilden. Auf ein Bild mit Brightfield-Beleuchtung folgt beispielsweise ein Bild mit blauer, dann mit grüner und dann mit roter Fluoreszenz. Durch die Kombination der Informationen aus allen Kanälen können wir ein tieferes Verständnis der Prozesse und Zustände im Inneren des Tröpfchens gewinnen. Mit Hilfe dieser Informationen kann ein nachgeschaltetes Sortiergerät alle Ereignisse einer bestimmten Art aussortieren, z. B. alle Tröpfchen, bei denen eine Immunzelle alle Zielzellen getötet hat, um diese Zellen mit anderen Mitteln weiter zu untersuchen.

Messung von Hellfeld-, roten und grünen Fluoreszenzsignalen von Objekten, die in mikrofluidischen Tröpfchen eingekapselt sind, mit Fluoreszenzaktivierung durch den OXXIUS Multi Wavelength Laser Combiner und Klassifizierung durch das ODIN-System.

Warum haben Sie Laser 2000 als Partner gewählt?

Gemeinsam mit Laser 2000 konnten wir den OXXIUS Laser Combiner auf unsere Anforderungen hinsichtlich Laserwellenlänge und Leistung zuschneiden. Außerdem können wir bei speziellen Kundenwünschen weitere Laser zukaufen und in die Box integrieren. Das System passt perfekt zu unseren Bedürfnissen, da es mit den Ausgängen unseres ODIN-Instruments getriggert, gegatet und moduliert werden kann. Dank des kompakten und robusten Gehäuses und der Faserkopplung können wir das Gerät zu Kunden oder Messen mitnehmen, um es zu demonstrieren, und es ist einfach, den Laser in verschiedene Mikroskope einzukoppeln.

Sind Sie bei der Einführung unseres Produkts auf unerwartete Hindernisse gestoßen? Wenn ja, wie hat unser Team Ihnen geholfen, diese Herausforderungen zu meistern?

Während des Kaufprozesses erhielten wir schnelle und hilfreiche Antworten auf unsere Fragen zur Strahlqualität und zu den Möglichkeiten der Modulation. Der Laser kam bereits justiert und getestet bei uns an, so dass die Installation zusammen mit dem technischen Personal von Laser 2000 in weniger als einer Stunde erledigt war. Am Nachmittag konnten wir bereits erste Experimente durchführen. Laser 2000 hat uns auch geholfen, einen optimalen dichroitischen Strahlteiler für die verwendeten Wellenlängen und Fluorophore zu finden.

Herzlichen Dank für dein Feedback und die konstruktive Zusammenarbeit, Tobias!