Kontrasterhöhung in der digitalholographischen Mikroskopie durch Manipulation des intrazellulären Brechungsindexes

Die Visualisierung und Quantifizierung biologischer Prozesse in der lebenden Zelle ist elementar für das Verständnis komplexer zellphysiologischer Zusammenhänge. Die digitalholographische Phasenkontrastmikroskopie (DHM) erlaubt die minimal-invasive Analyse lebender Zellen ohne spezifische Markierung und komplexe Probenpräparation. Voraussetzung ist, dass die Proben lokale Unterschiede im Brechungsindex aufweisen. Das Abbilden intrazellulärer Strukturen wird allerdings wegen der relativ homogenen Brechungsindexverteilung im Zellinneren erschwert. Daher wurde untersucht, ob eine gezielte Manipulation des intrazellulären Brechungsindexes durch mikropipettenbasierte Injektion von Glycerin zu einer Kontrastverbesserung führt. Es wird gezeigt, dass das Glycerin einen osmotischen Wassereinstrom in die Zelle induziert, der eine Veränderung des zellulären Brechungsindexes bewirkt. Daraus resultiert eine Kontrasterhöhung. Der gegenteilige Effekt wird erzielt, wenn der Osmolyt extrazellulär zugefügt wird. Das hier vorgestellte Prinzip zur Kontrastverbesserung ist nicht auf die DHM limitiert und bietet die Möglichkeit zur Übertragung auf andere quantitative Phasenkontrastverfahren.