Institut für Automation und angewandte Informatik

HeiKA-Kooperation: Automatisierung der Probenherstellung mit dem Ultramikrotom

Beschreibung:

 

Correlative Array Tomography ist ein wichtiges Werkzeug, um die 3D-Struktur z.B. von biologischen Proben oder von neuen Werkstoffen bis hinunter auf wenige Nanometer zu erforschen. Dazu werden mit einem Ultramikrotom Schnitte der Probe von nur wenigen 10 Nanometern Dicke hergestellt und auf einem Substrat geordnet abgelegt (Bild 1). Von den Schnitten auf dem Substrat werden mit verschiedenen Verfahren (Lichtmikroskop, REM, TEM) Aufnahmen gemacht. Diese werden mittels Bildverarbeitung segmentiert und zu einem 3D-Modell zusammengesetzt. Für kleine Schnittanzahlen ist die Handhabung der dünnen und fragilen Schnitte manuell möglich. Zur Strukturaufklärung einer kompletten Muskelzelle oder eines organischen Transistors sind jedoch viele tausend Schnitte in guter Qualität und mit definierter Dicke notwendig.
Daher widmet sich das IAI der Automatisierung der Probenhandhabung für Correlative Array Tomography. Dabei sind drei Hauptaufgaben zu lösen, die Bestimmung der Schnittdicke, die Substrathandhabung und die Handhabung der Schnitte.

 

 Heika-1  Substrat
Bild 1: Schnittbänder auf einem Glassubstrat

Bild 2: Manipulator zur

Substrathandhabung am Ultramikrotom

Zur Bestimmung der Schnittdicke kommen Verfahren der digitalen Bildverarbeitung zum Einsatz. Zur Substrathandhabung werden Manipulatoren entwickelt. Für die Handhabung der Schnitte werden am IAI fluidische Manipulationsverfahren und Selbstorganisationsverfahren untersucht.