WO2008011944A1 - Verfahren und vorrichtung zum bearbeiten von biologischen objekten - Google Patents

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WO2008011944A1
WO2008011944A1 PCT/EP2007/005487 EP2007005487W WO2008011944A1 WO 2008011944 A1 WO2008011944 A1 WO 2008011944A1 EP 2007005487 W EP2007005487 W EP 2007005487W WO 2008011944 A1 WO2008011944 A1 WO 2008011944A1
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WO
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laser
wavelength
processing
biological
membrane
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PCT/EP2007/005487
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Inventor
Bernd SÄGMÜLLER
Original Assignee
P.A.L.M. Microlaser Technologies Gmbh
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/2813—Producing thin layers of samples on a substrate, e.g. smearing, spinning-on
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
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    • G01N1/04—Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting
    • G01N2001/045—Laser ablation; Microwave vaporisation
    • G—PHYSICS
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    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/286—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q involving mechanical work, e.g. chopping, disintegrating, compacting, homogenising
    • G01N2001/2873—Cutting or cleaving
    • G01N2001/2886—Laser cutting, e.g. tissue catapult

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for processing biological objects, wherein laser radiation is used for processing.
  • a conventional method for processing biological objects with laser radiation is the so-called laser microdissection, in which a biological object is cut out of a surrounding biological mass by means of laser radiation. For further processing of a biological object cut out in this way, it can then be catapulted into a collecting container with the aid of the so-called laser pressure catapulting with a single laser shot.
  • This laser pressure catapulting is described in detail, for example, in the applicant's WO 01/73398 A1.
  • the biological object is applied to a laser-absorbing membrane, and excision of the biological object is performed by cutting out a corresponding area of the membrane.
  • a designed for the laser microdissection holder for such a membrane is described for example in DE 100 39 979 A1.
  • microinjection Another possibility for processing biological objects by means of laser radiation is the so-called microinjection, in which, for example, small holes are drilled in cells with a laser in order to introduce a substance into the cell.
  • microinjection A fusion of cells by means of laser radiation is possible.
  • the above processing methods are often performed in the same apparatus.
  • the laser used here is, for example, a nitrogen laser or an argon ion laser with wavelengths in the range from 330 to 360 nm, for example 355 nm.
  • different membranes are used as a carrier for the cells.
  • a polyethylene naphthalate film is used, which shows a significant absorption for such laser radiation and thus can already be cut with low laser energies.
  • this absorption prevents that The laser penetrates into the biological mass, this can therefore be difficult to manipulate by means of the laser.
  • a polyester film or membrane POL membrane
  • Such a membrane hardly absorbs the laser, i. H.
  • the laser penetrates through the membrane and the biological mass can be processed.
  • the laser power must be greatly increased in order to cut the membrane despite the low absorption.
  • the high laser power can cause side effects when cutting, which may affect the quality of the cut.
  • a method for processing a biological object comprising:
  • a corresponding apparatus for processing a biological object then comprises laser means for generating a laser beam having a plurality of selectable wavelengths, selection means for selecting a laser wavelength of the plurality of laser wavelengths, and control means for driving the laser means to generate and apply a laser beam of the selected laser wavelength direct biological object to process it.
  • the biological object may be applied to a membrane, wherein a wavelength of the plurality of laser wavelengths is absorbed by the membrane, while a second wavelength of the plurality of laser wavelengths is substantially not absorbed by the membrane.
  • the processing of the biological object is to include, for example, cutting the membrane, the first wavelength is selected; for example, if it comprises a microinjection or fusion of cells, the second wavelength is selected.
  • the laser means of the apparatus may comprise a plurality of separate lasers operating at different wavelengths of the plurality of laser wavelengths. However, it is also a single tunable laser or even a combination of these options, i. H. several tunable lasers, possible.
  • the device according to the invention can in particular comprise an upright or inverse microscope system with which the laser beam can be focused on the biological object or a sample containing the biological object can be steered.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a device according to the invention for processing biological objects
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of a biological object during processing with laser radiation
  • FIG. 3 shows absorption spectra of various materials used for membranes
  • Fig. 4 is a partial view of another embodiment of a device according to the invention.
  • Fig. 4 is a partial view of another embodiment of a device according to the invention.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a device according to the invention in the form of a microscope system which can be used for laser microdissection, for laser pressure catapulting and for the manipulation of biological objects, for example by means of microinjection or fusion of cells.
  • the system shown in FIG. 1 comprises a laser device 17, which comprises a first laser 2 and a second laser 3.
  • the first laser 2 and the second laser 3 emit at different wavelengths.
  • the first laser 2 may be a 355 nm frequency tripled neodymium YAG laser while the second laser 3 is a laser diode having a wavelength of 408 nm.
  • other types of lasers such as solid-state lasers such as argon ion lasers, gas lasers such as nitrogen lasers or dye lasers can be used within the scope of the present invention.
  • a laser beam emitted by the first laser 2 is directed via a mirror 4 onto an adjustable mirror 6, while a laser beam emitted by the second laser 3 is directed onto the movable mirror 6 via a mirror 5.
  • the movable mirror 6 can be moved back and forth between a first position, shown in solid lines in FIG. 1, and a second position, shown in dashed lines in FIG. 1, as indicated by an arrow. In the first position, the mirror 6 directs a laser beam emitted by the first laser 2 to an optical system 15, 16, while in the second position a laser beam emitted by the second laser 3 is directed to the optical system 15, 16.
  • the laser beam emitted by the first laser 2 or the laser beam emitted by the second laser 3 into the optics 15, 16, which in the example shown, lenses 16 for focusing the laser beam and a neutral density filter 15 for Adjustment of the intensity of the laser beam includes, coupled.
  • the laser beam is then coupled into a microscope 13, wherein the microscope shown in FIG. 1 is a so-called inverted microscope, in which a microscope objective 12 below a support table 14 on which a biological mass to be processed or to be processed biological objects are located.
  • the mirrors 4, 5 and 7 as well as the movable mirror 6 can be designed as conventional correspondingly coated mirrors or as beam splitters, for example in the form of prisms.
  • the laser focus can be adjusted independently of the focus of the lens 12 of the microscope, so that a biological object located on the support table 14 can be illuminated, for example, with a defocused laser beam and still be viewed sharply by the microscope 13.
  • the system shown in FIG. 1 has a collecting device 1 in which biological objects obtained by laser microdissection and subsequent laser pressure catapulting can be collected.
  • the device shown in Fig. 1 is controlled by a computer 11, which has a screen 8 for data output and a keyboard 9 and a mouse 10 for inputting data in the illustrated embodiment.
  • the computer 11 controls the laser device 17 with the movable mirror 6, the lenses 16, the support table 14, which may be configured as a motorized XY stage, the neutral density filter 15 and the catching device 1.
  • a laser beam emitted by the laser 2 or by the laser 3 for processing the biological object can be selectively selected via the computer 11 by activating the corresponding laser and / or by moving the movable mirror 6 into the corresponding position.
  • FIG. 1 The system illustrated in FIG. 1 is particularly suitable for processing biological objects applied to a membrane carrier. This will now be explained with reference to Figures 2 and 3.
  • FIG. 2 shows a biological mass 20, for example a cell, with a cell nucleus 21 which is applied to a membrane 19.
  • the membrane 19 may for example consist of polyethylene naphthalene.
  • a laser beam 22 emitted from the first laser 2 of Fig. 1 and having, for example, a wavelength of 355 nm is absorbed by the diaphragm 19 and therefore can be effectively used to cut the diaphragm 19, for example around a nucleus To cut out around 21 and then through a targeted laser shot this area together with the cell nucleus 21 in a collection container, which is in the collecting device 1 of FIG. 1, to catapult.
  • a laser beam 23 emitted by the second laser 3, for example with a wavelength of 408 nm passes through the membrane 19 without substantial absorption and can thus be used for manipulating the biological mass 20, for example for the microinjection described at the outset or for merging cells. In this way, a suitable laser wavelength can be provided in each case for different processing methods for the biological mass 20.
  • Figure 3 shows absorption spectra of various materials used for membranes, such as membrane 19, with the absorbance plotted in arbitrary units versus wavelength.
  • Curve 24 shows the absorption for polyethylene terephthalate (PET)
  • curve 25 shows the absorption for polyethylene (POL)
  • curve 26 shows the course of absorption for polyethylene naphthalate (PEN) as the membrane 19 in the embodiment of Fig. 2.
  • the Curve 26 shows that such a polyethylene naphthalene membrane has a significant absorption at a laser wavelength of 355 nm, while the absorption at a laser wavelength of 408 nm is negligible.
  • the invention is not limited to the embodiment shown in Fig. 1-3, but a variety of modifications can be made.
  • other optical elements for selectively coupling the laser beam emitted by the first laser 2 and the laser 3 emitted by the third laser 3 into the microscope 13 may also be used instead of the movable mirror 6 from FIG.
  • An example of this is shown schematically in FIG. 4.
  • a prism 27 is used, which directs the laser beam 22 emitted by the first laser 2 into the optical system 16, while the laser beam 23 emitted by the second laser 3 passes through the prism 27 goes through and is also directed into the optics 16.
  • the prism 27 essentially corresponds to a semipermeable beam splitter.
  • the selection of the required laser beam can then, for example, by selectively turning on the first laser 2 and the second laser 3 or by selectively closing one before the first Laser 2 arranged closure and arranged in front of the second laser shutter 3 done.
  • the first laser 2 and the second laser 3 can optionally be switched off as required, or the laser not required in each case can be shielded by a shutter.
  • the first laser 2 and the second laser 3 are preferably pulsed lasers for the applications discussed above, but permanent lasers may be used depending on the application.
  • a single laser with adjustable wavelength can be used.
  • a laser may, for example, be a solid-state laser with correspondingly suitable laser lines.
  • argon ion lasers have both near UV and visible lines, which can then be selectively selected, for example, by adjusting a laser cavity of the laser or by using different filters in the multi-mode operation of the laser.
  • the present invention is not limited to two laser wavelengths; If more than two different laser wavelengths are required for processing corresponding objects, correspondingly more lasers can be provided, or a single laser can be tuned accordingly.
  • Such a device can be designed, for example, to use different membranes with different materials, wherein suitable laser wavelengths are selected for cutting the membrane or for directly processing a biological mass present on the membrane, depending on the respective absorption spectra.
  • the device according to the invention can also be used for applications other than the illustrated processing of biological objects located on a membrane, for example for processing biological objects in which different regions of the biological objects respond to lasers of different wavelengths. Even in such a case, efficient processing is possible by the device according to the invention, in which a plurality of laser wavelengths can be selected.

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Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines biologischen Objekts bereitgestellt, wobei eine Laserwellenlänge aus einer Mehrzahl von zur Verfügung stehenden Laserwellenlängen ausgewählt wird und das biologische Objekt mit einem Laserstrahl der ausgewählten Laserwellenlänge bearbeitet wird. Hierdurch ist eine flexible Verarbeitung von biologischen Objekten möglich.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten von biologischen Objekten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Bearbeiten von biologischen Objekten, wobei zum Bearbeiten Laserstrahlung verwendet wird.
Ein herkömmliches Verfahren zum Bearbeiten von biologischen Objekten mit Laserstrahlung ist die so genannte Laser-Mikrodissektion, bei welcher ein biologisches Objekt aus einer umgebenden biologischen Masse mittels Laserstrahlung herausgeschnitten wird. Zur Weiterverarbeitung eines derart herausgeschnittenen biologischen Objekts kann dieses dann mit Hilfe des so genannten Laser-Pressure-Catapultings mit einem einzigen Laserschuss in ei- nen Auffangbehälter katapultiert werden. Dieses Laser-Pressure-Catapulting ist beispielsweise in der WO 01/73398 A1 der Anmelderin detailliert beschrieben.
Bei einer Ausführungsform des Laser-Pressure-Catapultings und/oder der Laser- Mikrodissektion wird das biologische Objekt auf eine laserabsorbierende Membran aufge- bracht, und das Ausschneiden des biologischen Objekts erfolgt durch Ausschneiden eines entsprechenden Bereichs der Membran. Ein für die Laser-Mikrodissektion ausgelegter Halter für eine derartige Membran ist beispielsweise in der DE 100 39 979 A1 beschrieben.
Eine weitere Möglichkeit zur Bearbeitung biologischer Objekte mittels Laserstrahlung ist die so genannten Mikroinjektion, bei welcher mit einem Laser beispielsweise gleichsam kleine Löcher in Zellen gebohrt werden, um einen Substanz in die Zelle einzubringen. Auch ein Verschmelzen von Zellen mittels Laserstrahlung ist möglich.
Die obigen Bearbeitungsverfahren werden häufig in derselben Vorrichtung durchgeführt. Als Laser wird dabei beispielsweise ein Stickstofflaser oder ein Argon-Ionen-Laser mit Wellenlängen im Bereich von 330 bis 360 nm, beispielsweise 355 nm verwendet. Je nach gewünschter Anwendung werden dann verschiedene Membranen als Träger für die Zellen eingesetzt. Für die oben beschriebene Laser-Mikrodissektion bzw. für das Laser-Pressure- Catapulting wird beispielsweise eine Polyethylen-Naphtalat-Folie verwendet, welche für der- artige Laserstrahlung eine deutliche Absorption zeigt und somit bereits mit niedrigen Laserenergien geschnitten werden kann. Andererseits verhindert diese Absorption jedoch, dass der Laser in die biologische Masse eindringt, diese kann daher nur schwer mittels des Lasers manipuliert werden.
Für die oben erwähnte Mikroinjektion und ähnliche Verfahren, bei welchen mit dem Laser direkt auf die biologische Masse eingewirkt wird, wird dann beispielsweise eine Polyesterfolie bzw. -membran (POL-Membran) verwendet. Eine derartige Membran absorbiert den Laser kaum, d. h. der Laser dringt durch die Membran und die biologische Masse kann bearbeitet werden. Wird jedoch nach einer derartigen Bearbeitung eine Laser-Mikrodissektion gewünscht, muss die Laserleistung stark erhöht werden, um trotz der geringen Absorption die Membran schneiden zu können. Durch die hohe Laserleistung kann es zu Nebeneffekten beim Schneiden kommen, die die Schnittqualität unter Umständen beeinträchtigen können.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines biologischen Objekts bzw. einer biologischen Masse bereitzustellen, wobei eine flexible Verarbeitung mit verschiedenen Bearbeitungsverfahren wie beispielsweise Mikroinjektion oder Laser-Mikrodissektion möglich ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. eine Vorrichtung nach Anspruch 9. Die abhängigen Ansprüche definieren vorteilhafte bzw. bevorzugte Ausfüh- rungsbeispiele des Verfahrens bzw. der Vorrichtung.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Bearbeiten eines biologischen Objekts bereitgestellt, umfassend:
- Auswählen einer Laserwellenlänge aus einer Mehrzahl von vorgegebenen Laserwellenlängen, und
- Bearbeiten des biologischen Objekts mit einem Laserstrahl der ausgewählten Laserwellenlänge.
Eine entsprechende Vorrichtung zum Bearbeiten eines biologischen Objekts umfasst dann Lasermittel zum Erzeugen eines Laserstrahls mit einer Mehrzahl von auswählbaren Wellenlängen, Auswahlmittel zum Auswählen einer Laserwellenlänge der Mehrzahl von Laserwellenlängen und Steuermittel zum Ansteuern der Lasermittel derart, dass sie einen Laserstrahl der ausgewählten Laserwellenlänge erzeugen und auf das biologische Objekt zur Bearbeitung desselben lenken. Indem Laserstrahlen verschiedener Wellenlängen ausgewählt werden können, kann eine für die jeweils geplante Bearbeitung des biologischen Objekts geeignete Wellenlänge ausgewählt werden.
Das biologische Objekt kann insbesondere auf einer Membran aufgebracht sein, wobei eine Wellenlänge der Mehrzahl von Laserwellenlängen von der Membran absorbiert wird, während eine zweite Wellenlänge der Mehrzahl von Laserwellenlängen von der Membran im Wesentlichen nicht absorbiert wird. Soll das Bearbeiten des biologischen Objekts beispielsweise ein Schneiden der Membran umfassen, wird die erste Wellenlänge ausgewählt, soll sie beispielsweise eine Mikroinjektion oder ein Verschmelzen von Zellen umfassen, wird die zweite Wellenlänge ausgewählt.
Es können auch mehrere Bearbeitungsschritte mit jeweils verschiedenen Wellenlängen der Mehrzahl von Laserwellenlängen durchgeführt werden.
Die Lasermittel der Vorrichtung können mehrere getrennte Laser, welche bei verschiedenen Wellenlängen der Mehrzahl von Laserwellenlängen arbeiten, umfassen. Es ist jedoch ebenso ein einzelner abstimmbarer Laser oder auch eine Kombination dieser Möglichkeiten, d. h. mehrere abstimmbare Laser, möglich.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann insbesondere ein aufrechtes oder inverses Mikroskopsystem umfassen, mit welchem der Laserstrahl fokussiert auf das biologische Objekt bzw. eine das biologische Objekt enthaltene Probe gelenkt werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bearbeiten von biologischen Objekten,
Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht eines biologischen Objekts bei der Bearbeitung mit Laserstrahlung,
Fig. 3 Absorptionsspektren verschiedener für Membranen verwendeter Materialien, und
Fig. 4 eine Teilansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1-3 beschrieben. Fig. 1 zeigt dabei ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form eines Mikroskopsystems, welches zur Laser-Mikrodissektion, zum Laser-Pressure-Catapulting sowie zur Manipulation von biologischen Objekten beispielsweise mittels Mikroinjektion oder Verschmelzen von Zellen benutzt werden kann.
Das in Fig. 1 gezeigte System umfasst eine Laservorrichtung 17, welche einen ersten Laser 2 und einen zweiten Laser 3 umfasst. Der erste Laser 2 und der zweite Laser 3 emittieren bei verschiedenen Wellenlängen. Beispielsweise kann der erste Laser 2 ein Neodym-YAG- Laser mit Frequenzverdreifacher und einer Wellenlänge von 355 nm sein, während der zweite Laser 3 eine Laserdiode mit einer Wellenlänge von 408 nm ist. Wie später näher erläutert werden wird, sind jedoch auch andere Arten von Lasern wie beispielsweise Festkörperlaser wie Argon-Ionen-Laser, Gaslaser wie beispielsweise Stickstofflaser oder Farbstofflaser im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbar.
Ein von dem ersten Laser 2 emittierter Laserstrahl wird über einen Spiegel 4 auf einen verstellbaren Spiegel 6 gelenkt, während ein von dem zweiten Laser 3 emittierter Laserstrahl über einen Spiegel 5 auf den beweglichen Spiegel 6 gelenkt wird. Der bewegliche Spiegel 6 kann zwischen einer ersten Position, in Fig. 1 durchgezogen dargestellt, und einer zweiten Position, in Fig. 1 gestrichelt dargestellt, wie durch einen Pfeil angedeutet hin- und herbewegt werden. In der ersten Position lenkt der Spiegel 6 einen vom ersten Laser 2 emittierten Laserstrahl zu einer Optik 15, 16, während in der zweiten Position ein von dem zweiten Laser 3 emittierter Laserstrahl zu der Optik 15, 16 hin gelenkt wird. Je nach Position des be- weglichen Spiegels 6 wird also der von dem ersten Laser 2 emittierte Laserstrahl oder der von dem zweiten Laser 3 emittierte Laserstrahl in die Optik 15, 16, welche im dargestellten Beispiel Linsen 16 zur Fokussierung des Laserstrahls sowie einen Neutraldichtefilter 15 zur Einstellung der Intensität des Laserstrahls umfasst, eingekoppelt.
Über Spiegel 7 wird der Laserstrahl dann in eine Mikroskop 13 eingekoppelt, wobei das in Fig. 1 dargestellte Mikroskop ein so genanntes inverses Mikroskop ist, bei welchem ein Mikroskopobjektiv 12 unterhalb eines Trägertisches 14, auf welchem sich eine zu bearbeitende biologische Masse bzw. zu bearbeitende biologische Objekte befinden, angeordnet ist. Die Spiegel 4, 5 und 7 sowie der bewegliche Spiegel 6 können dabei als herkömmliche entspre- chend beschichtete Spiegel oder auch als Strahlteiler beispielsweise in Form von Prismen ausgestaltet sein. Durch eine Bewegung der Linsen 16 kann der Laserfokus unabhängig vom Fokus des Objektivs 12 des Mikroskops verstellt werden, so dass ein auf dem Trägertisch 14 befindliches biologisches Objekt beispielsweise mit einem defokussierten Laserstrahl beleuchtet werden kann und durch das Mikroskop 13 trotzdem scharf betrachtet werden kann.
Des Weiteren weist das in Fig. 1 dargestellte System eine Auffangvorrichtung 1 auf, in welcher durch Laser-Mikrodissektion und anschließendes Laser-Pressure-Catapulting gewonnene biologische Objekte aufgefangen werden können.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung wird durch einen Computer 11 gesteuert, welcher in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Bildschirm 8 zur Datenausgabe sowie eine Tastatur 9 und eine Maus 10 zur Eingabe von Daten aufweist. Selbstverständlich können auch weitere Peripheriegeräte vorhanden sein. Der Computer 11 steuert insbesondere die Laservorrichtung 17 mit dem beweglichen Spiegel 6, die Linsen 16, den Trägertisch 14, wel- eher als motorisierter XY-Tisch ausgestaltet sein kann, den Neutraldichtefilter 15 sowie die Auffangvorrichtung 1. Durch Verwendung des Computers 11 zur Steuerung kann die Bearbeitung von biologischen Objekten mit der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung halb- oder vollautomatisch erfolgen.
Insbesondere kann über den Computer 11 wahlweise ein von dem Laser 2 oder ein von dem Laser 3 emittierter Laserstrahl zur Bearbeitung des biologischen Objekts durch Aktivierung des entsprechenden Lasers und/oder durch Bewegen des beweglichen Spiegels 6 in die entsprechende Position ausgewählt werden.
Das in Fig. 1 dargestellte System eignet sich insbesondere für die Bearbeitung von auf einen Membranträger aufgebrachten biologischen Objekten. Dies soll anhand der Figuren 2 und 3 nunmehr erläutert werden.
Fig. 2 zeigt eine biologische Masse 20, beispielsweise eine Zelle, mit einem Zellkern 21 , welche auf einer Membran 19 aufgebracht ist. Die Membran 19 kann beispielsweise aus Polyethylen-Naphtalin bestehen.
Ein Laserstrahl 22, welcher von dem ersten Laser 2 aus Fig. 1 emittiert wird und beispielsweise eine Wellenlänge von 355 nm aufweist, wird von der Membran 19 absorbiert und kann daher effektiv zum Schneiden der Membran 19 verwendet werden, beispielsweise um einen Bereich um den Zellkern 21 herum auszuschneiden und dann durch einen gezielten Laser- schuss diesen Bereich zusammen mit dem Zellkern 21 in einen Auffangbehälter, welcher sich in der Auffangvorrichtung 1 aus Fig. 1 befindet, zu katapultieren. Auf der anderen Seite geht ein von dem zweiten Laser 3 emittierter Laserstrahl 23, beispielsweise mit einer Wellenlänge von 408 nm, ohne wesentliche Absorption durch die Membran 19 hindurch und kann somit zur Manipulation der biologischen Masse 20 verwendet werden, beispielsweise zu der eingangs beschriebenen Mikroinjektion oder zum Verschmelzen von Zellen. Auf diese Weise kann für verschiedene Bearbeitungsverfahren für die biologische Masse 20 jeweils eine geeignete Laserwellenlänge bereitgestellt werden.
Um diese Wirkung näher zu erläutern, sind in Fig. 3 Absorptionsspektren verschiedener für Membranen wie die Membran 19 verwendeter Materialien dargestellt, wobei die Absorption in willkürlichen Einheiten über der Wellenlänge aufgetragen ist. Kurve 24 zeigt dabei die Absorption für Polyethylenterephthalat (PET), Kurve 25 zeigt die Absorption für Polyetyhlen (POL) und Kurve 26 zeigt den Verlauf der Absorption für Polyethylen-Naphtalat (PEN) wie die Membran 19 im Ausführungsbeispiel von Fig. 2. Wie die Kurve 26 zeigt, weist eine derar- tige Polyethylen-Naphtalin-Membran bei einer Laserwellenlänge von 355 nm eine deutliche Absorption auf, während die Absorption bei einer Laserwellenlänge von 408 nm vernachlässigbar ist.
Für andere Membranmaterialien müssen gegebenenfalls andere Wellenlängen gewählt wer- den, wobei für die Wellenlänge von 408 nm auch Polyethylenterephthalat- und Polyestermembranen (Kurven 24 und 25) keine wesentliche Absorption aufweisen. Als kürzere Wellenlänge im ultravioletten Bereich könnte für diesen Fall dann beispielsweise eine Wellenlänge von 260 nm oder kleiner verwendet werden. Bei einer Wellenlänge von 408 nm sind im Übrigen auch andere Trägermaterialien wie beispielsweise Teflon transparent.
Die Erfindung ist nicht auf das in Fig. 1-3 dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, vielmehr können eine Vielzahl von Modifikationen vorgenommen werden. Beispielsweise können statt des beweglichen Spiegels 6 aus Fig. 1 auch andere optische Elemente zur wahlweisen Einkopplung des von dem ersten Laser 2 und des von dem dritten Laser 3 emittierten Laserstrahls in das Mikroskop 13 verwendet werden. Ein Beispiel ist hierfür schematisch in Fig. 4 dargestellt. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Fall wird statt des beweglichen Spiegels 6 ein Prisma 27 verwendet, welches den vom ersten Laser 2 emittierten Laserstrahl 22 durch Spiegelung in die Optik 16 lenkt, während der von dem zweiten Laser 3 emittierte Laserstrahl 23 durch das Prisma 27 hindurchgeht und so ebenfalls in die Optik 16 gelenkt wird. Das Prisma 27 entspricht im Wesentlichen einem halbdurchlässigen Strahlteiler. Die Auswahl des benötigten Laserstrahls kann dann beispielsweise durch wahlweises Anschalten des ersten Lasers 2 und des zweiten Lasers 3 oder durch wahlweises Schließen eines vor dem ersten Laser 2 angeordneten Verschlusses und eines vor dem zweiten Laser 3 angeordneten Verschlusses erfolgen.
Allgemein können der erste Laser 2 und der zweite Laser 3 ja nach Bedarf wahlweise aus- geschaltet werden, oder der jeweils nicht benötigte Laser kann durch einen Verschluss (Shutter) abgeschirmt werden.
Der erste Laser 2 und der zweite Laser 3 sind für die oben diskutierten Anwendungen bevorzugt gepulste Laser, je nach Anmeldung können jedoch ebenso Dauer-Laser verwendet werden.
Statt des ersten Lasers 2 und des zweiten Lasers 3 kann auch nur ein einziger Laser mit einstellbarer Wellenlänge verwendet werden. Ein derartiger Laser kann beispielsweise ein Festkörperlaser mit entsprechend geeigneten Laserlinien sein. Beispielsweise weisen Argon- Ionen-Laser sowohl Linien im nahen UV-Bereich als auch im sichtbaren Bereich auf, welche dann wahlweise beispielsweise durch Einstellung eines Laserresonators des Lasers oder durch Verwendung von verschiedenen Filtern im Multimodebetrieb des Lasers ausgewählt werden können.
Auch ist die vorliegende Erfindung nicht auf zwei Laserwellenlängen begrenzt; werden zur Bearbeitung von entsprechenden Objekten mehr als zwei verschiedene Laserwellenlängen benötigt, können dementsprechend mehr Laser vorgesehen sein, oder ein einziger Laser kann entsprechend abgestimmt werden. Eine derartige Vorrichtung kann beispielsweise zur Verwendung von verschiedenen Membranen mit verschiedenen Materialien ausgelegt sein, wobei je nach verwendeter Membran entsprechend den jeweiligen Absorptionsspektren geeignete Laserwellenlängen zum Schneiden der Membran oder zum direkten Bearbeiten einer auf der Membran befindlichen biologischen Masse ausgewählt werden.
Auch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für andere Anwendungen als die darge- stellte Bearbeitung von auf einer Membran befindlichen biologischen Objekten verwendet werden, beispielsweise zur Bearbeitung von biologischen Objekten, bei welchen verschieden Bereiche der biologischen Objekte auf Laser verschiedener Wellenlängen ansprechen. Auch in einem derartigen Fall ist durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, bei welcher aus mehreren Laserwellenlängen ausgewählt werden kann, eine effiziente Bearbeitung möglich.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Bearbeiten eines biologischen Objekts, umfassend:
Auswählen einer Laserwellenlänge aus einer Mehrzahl von zur Verfügung stehenden Laserwellenlängen, und
Bearbeiten des biologischen Objekts mit einem Laserstrahl (22, 23) der ausgewählten Laserwellenlänge.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das biologische Objekt eine Membran (19) und eine auf der Membran (19) befindliche biologische Masse (20) umfasst, wobei die Mehrzahl von Laserwellenlängen eine erste Laserwellenlänge, für welche die Membran (19) im Wesentlichen transparent ist, und eine zweite Laserwellenlänge, bei welcher die Membran (19) absorbierend ist, umfasst, wobei der Schritt des Bearbeitens des biologischen Objekts ein Schneiden der Membran (19) mit einem Laserstrahl (22) der zweiten Laserwellenlänge und/oder ein Bear- beiten der biologischen Masse (20) mit einem Laserstrahl (23) der ersten Laserwellenlänge umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Bearbeiten der biologischen Masse (20) eine Mikroinjektion und/oder ein Verschmelzen von Zellen umfasst.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren das Einkoppeln des Laserstrahls (22, 23) mit der ausgewählten Laserwellenlänge in ein Mikroskopsystem (13) umfasst.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bearbeiten des biologischen Objekts eine Laser-Mikrodissektion und/oder ein Laser-Pressure-Catapulting umfasst.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von Laserwellenlängen zumindest eine Wellenlänge im ultravioletten Spektrum und eine Wellenlänge im sichtbaren Spektrum umfasst.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Auswählen der Laserwellenlänge eine Auswahl und Aktivierung eines Lasers (2, 3) zur Erzeugung der ausgewählten Laserwellenlänge umfasst.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Auswählen der Laserwellenlänge ein Abstimmen eines Lasers auf die ausgewählte Laserwellenlänge umfasst.
9. Vorrichtung zum Bearbeiten eines biologischen Objekts, umfassend
Auswahlmittel (2, 3, 6; 27) zum Auswählen einer Laserwellenlänge aus einer Mehrzahl von zur Verfügung stehenden Laserwellenlängen, und
Bearbeitungsmittel (12, 14, 1) zum Bearbeiten des biologischen Objekts mit einem Laserstrahl (22, 23) der ausgewählten Laserwellenlänge.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Auswahlmittel (2, 3, 6; 27) zumindest einen ersten Laser (2) mit einer ersten Laserwellenlänge der Mehrzahl von zur Verfügung stehenden Laserwellenlängen und einen zweiten Laser (3) mit einer zweiten Laserwellenlänge der Mehrzahl von zur Verfügung stehenden Laserwellenlängen sowie Aktivierungsmittel (6, 27) zum wahlweisen Leiten eines von dem ersten Laser (2) und von dem zweiten Laser (3) emittierten Laserstrahls zur Bearbeitung des biologischen Objekts umfasst.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Aktivierungsmittel Schaltmittel zum wahlweisen Anschalten des ersten Lasers (2) und des zweiten Lasers (3) umfassen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , wobei die Aktivierungsmittel einen beweglichen Spiegel (6), ein Prisma (27) und/oder einen Verschluss umfassen.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9-12, wobei die Auswahlmittel einen abstimmbaren Laser und Mittel zum Abstimmen des Lasers umfassen.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9-13, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche-8 ausgestaltet ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2053377A1 (de) * 2007-10-22 2009-04-29 MMI GmbH Verfahren und Vorrichtung zur dreimimensionalen Mikrodissektion
WO2015128447A1 (de) * 2014-02-28 2015-09-03 Leica Microsystems Cms Gmbh Lasermikrodissektionssystem und lasermikrodissektionsverfahren

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014203656B4 (de) * 2014-02-28 2015-12-24 Leica Microsystems Cms Gmbh Lasermikrodissektionsverfahren und Verwendung eines Lasermikrodissektionssystems

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5283417A (en) * 1989-12-07 1994-02-01 Research Development Corporation Of Japan Laser microprocessing and the device therefor
US5689109A (en) * 1993-01-13 1997-11-18 Schuetze; Raimund Apparatus and method for the manipulation, processing and observation of small particles, in particular biological particles
DE10136481A1 (de) * 2001-07-27 2003-02-20 Leica Microsystems Anordnung zum Mikromanipulieren von biologischen Objekten
DE10358565A1 (de) * 2003-12-15 2005-07-14 P.A.L.M. Microlaser Technologies Ag Aufnahmeelement zum Aufnehmen eines aus einer biologischen Masse mittels Laserstrahlung herausgelösten Objekts

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2505774C3 (de) * 1975-02-12 1979-04-19 Remy, Ernst, Dipl.-Phys. Dr., 8000 Muenchen Justiervorrichtung für eine Laseranordnung aus einem Leistungslaser und einem Justierlaser
US4624915A (en) * 1982-07-29 1986-11-25 Board Of Trustees Of Michigan State University Positive selection sorting of cells
US20030017081A1 (en) * 1994-02-10 2003-01-23 Affymetrix, Inc. Method and apparatus for imaging a sample on a device
US6040139A (en) * 1995-09-19 2000-03-21 Bova; G. Steven Laser cell purification system
JP3547899B2 (ja) * 1996-04-05 2004-07-28 株式会社モリテックス マイクロマニピュレータ及びこれに用いるセル
US20030078499A1 (en) * 1999-08-12 2003-04-24 Eppstein Jonathan A. Microporation of tissue for delivery of bioactive agents
JP2004170930A (ja) * 2002-10-31 2004-06-17 Olympus Corp マイクロダイセクション装置および方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5283417A (en) * 1989-12-07 1994-02-01 Research Development Corporation Of Japan Laser microprocessing and the device therefor
US5689109A (en) * 1993-01-13 1997-11-18 Schuetze; Raimund Apparatus and method for the manipulation, processing and observation of small particles, in particular biological particles
DE10136481A1 (de) * 2001-07-27 2003-02-20 Leica Microsystems Anordnung zum Mikromanipulieren von biologischen Objekten
DE10358565A1 (de) * 2003-12-15 2005-07-14 P.A.L.M. Microlaser Technologies Ag Aufnahmeelement zum Aufnehmen eines aus einer biologischen Masse mittels Laserstrahlung herausgelösten Objekts

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2053377A1 (de) * 2007-10-22 2009-04-29 MMI GmbH Verfahren und Vorrichtung zur dreimimensionalen Mikrodissektion
WO2015128447A1 (de) * 2014-02-28 2015-09-03 Leica Microsystems Cms Gmbh Lasermikrodissektionssystem und lasermikrodissektionsverfahren

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