Sonstige Begründung
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Die Fluoreszenzmikroskopie ist aufgrund ihrer potenziell hohen Spezifität und Empfindlichkeit eine der wichtigsten Methoden auf dem Gebiet der modernen biomedizinischen Forschung. Moderne Färbemethoden ermöglichen die spezifische Markierung einer Vielzahl von Molekülen mit verschiedenen Farbstoffen in ein und derselben Probe. Diese Informationen können genutzt werden, um wertvolle Rückschlüsse auf die Lokalisierung, Interaktion und Migration von Molekülen in biologischen Proben zu ziehen. Dazu müssen verschiedene Moleküle in der Probe nachweisbar sein und der Nachweis muss in einem räumlich klar definierten Volumen möglich sein, ohne dass Signale aus darüber oder darunter liegenden Ebenen stören. Letzteres ermöglichen so genannte konfokale Laser-Scanning-Mikroskope, bei denen das Emissionslicht selektiv aus der Fokusebene (mit Hilfe einer optischen Lochblende) detektiert wird. Dank dieser Fähigkeit sind konfokale Mikroskope wahrscheinlich die am weitesten verbreiteten Mikroskope im Bereich der biomedizinischen Forschung, die auch bildgebende Einzelmolekülverfahren wie die Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie (FCS) ermöglichen. Die "klassischen" konfokalen Mikroskope leiden jedoch unter verschiedenen Einschränkungen: Zum einen führt die punktuelle Abtastung der konfokalen Aufnahme zu eher langsamen Bildgebungsraten, zum anderen ist die Anzahl der parallel verwendbaren Fluorophore begrenzt, ebenso wie die erreichbare räumliche Auflösung. Die räumliche Auflösung wird durch die Physik der Lichtbeugung eingeschränkt. In den letzten Jahrzehnten wurden verschiedene so genannte Superresolution-Techniken entwickelt, um diese Beschränkung zu überwinden. Die verschiedenen Lösungen unterscheiden sich in der erreichbaren räumlichen Auflösung, aber auch in der zeitlichen Auflösung, der Größe des Abbildungsfeldes und der Lichtmenge, mit der die Probe belichtet werden muss. Experimente mit lebenden Proben erfordern schonende Beleuchtungsbedingungen und häufig eine hohe zeitliche Auflösung, was die Auswahl an Mikroskopietechniken einschränkt. Der Airyscan2-Detektor (eine Umsetzung des Konzepts der Bildrastermikroskopie, Patent EP2825908) des LSM 980 verwendet ein Array aus 32 GaAsP-Detektorelementen, die jeweils als einzelne Lochblende fungieren. Jedes dieser Detektorelemente detektiert Licht aus einer etwas anderen Perspektive, was eine gemeinsame Entfaltung des Bildes ermöglicht und zu einer erreichbaren Auflösung von bis zu 90 nm führt. Im Vergleich zu Standard-PMT-Detektoren sind die GaAsP-PMTs des Airyscan 2-Detektors auch empfindlicher. Der Airyscan 2-Detektor ermöglicht auch einen so genannten Multiplex-Modus, bei dem der Laserstrahl zu einer ovalen Form aufgeweitet wird, die einen größeren Bereich der Probe abdeckt als der herkömmliche Scanpunkt. Das emittierte Signal wird von bis zu acht Detektorelementen detektiert, die parallel ausgelesen werden, was eine hohe Erfassungszeit bei niedrigen Laserleistungen ermöglicht. Gleichzeitig ist die erreichte Auflösung mindestens so hoch wie bei einem klassischen Konfokalsystem. Darüber hinaus ermöglicht das LSM980 Airyscan2 auch quantitatives FCCS- und FLIP-Imaging durch die Kombination von Laserpunktbeleuchtung und linear scannenden Airyscan-Detektoren, um dynamische Informationen über ein interessierendes Protein in lebenden Zellen mit bisher unerreichter Effizienz zu sammeln. Dieses Mikroskop eignet sich besonders gut für FCS, da es alle seine Detektorelemente nutzt, um 32 einzelne FCS-Intensitätsspuren pro Messung zu erfassen. Der Durchschnitt der inneren 19 Elemente liefert robuste und zuverlässige Messungen. Darüber hinaus ermöglicht die Detektorfläche die Durchführung mehrerer räumlicher Kreuzkorrelationsanalysen durch Kombination einzelner Detektorelemente. Mit den internen Detektoren kann das Mikroskop für Hochgeschwindigkeits-Doppelzeilen-Zweifarben-Scanning-FCS-Anwendungen mit Zeilenraten von bis zu 500 Hz verwendet werden. Bisher mussten für FCS-Studien zusätzliche Geräte zum Mikroskopie-Setup hinzugefügt werden, was selbst für erfahrene Anwender eine Herausforderung darstellen konnte. Für FLIP-Experimente verfügt dieses Mikroskop über ein FRAP-Imaging-Modul, das speziell für Photobleaching-Experimente entwickelt wurde. Mit diesem Modul können wir jede der Laserlinien verwenden, um flexible Photobleichexperimente durchzuführen. Ein weiterer Vorteil ist der Dynamics Profiler, das erste Tool mit einer intuitiven und einfach zu bedienenden Benutzeroberfläche, das einen mühelosen Zugriff auf FCS-, FRAP- und FLIP-Daten gleichzeitig während konfokaler Imaging-Experimente mit hoher Zeitauflösung ermöglicht. Für Mehrkanalaufnahmen ist das Mikroskop mit sechs Detektionskanälen ausgestattet, die die gleichzeitige Aufnahme von bis zu sechs Fluorophoren und die spektrale Trennung sich überlappender Emissionsspektren (spektrales Unmixing) ermöglichen. Das LSM980 bietet auch ein halbautomatisches Werkzeug zur Probenerkennung, den AI-Finder. Dieses Modul verwendet eine kleine Kamera, um die Probe unter einer zusammengesetzten Dunkelfeldbeleuchtung abzubilden und ein kontrastreiches Bild zu erzeugen. Der Probenträger wird anhand seiner Begrenzung erkannt, und ein Deep-Learning-Algorithmus erkennt Proben und markiert die Position und die äußere Begrenzung des Probenbereichs für eine schnelle Navigation zum interessierenden Bereich. Ein Autofokus mit großer Reichweite, der eine langwellige LED verwendet, kann den Fokus der Probe annähernd bestimmen, ohne die Fluorophore zu bleichen (Patent DE 102004048099B4). Die dargestellt Tatbestände rechtfertigen eine Verhandlungsvergabe ohne Teilnahmewettbewerb gem. VgV §14 (4), da Pkt. 2 „… der Auftrag nur von einem bestimmten Unternehmen erbracht oder bereitgestellt werden kann, b) weil aus technischen Gründen kein Wettbewerb vorhanden ist.“