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Leibniz-Zentrum für Photonik in der Infektionsforschung (LPI): Fördererklärung

Die vier Partnerinstitutionen entwickeln gemeinsam die Basistechnologien. Jede Einrichtung ist unter der Leitung ihres jeweiligen wissenschaftlichen Koordinators für mindestens eine dieser Technologien verantwortlich. Die Sprecher des Projekts sind Prof. Dr. Jürgen Popp (Leibniz-IPHT) und Dr. Brunhilde Seidel-Kwen (UKJ). Die wissenschaftlichen Koordinatoren für die LPI-Basistechnologien am Leibniz-IPHT sind Dr. Lisa Schmölz und Dr. Lina Herbst.

Projektvision

Um Infektionsprozesse auf zellulärer und molekularer Ebene zu verstehen, sind Technologien erforderlich, die biologische Dynamiken in bisher unerreichter Detailgenauigkeit sichtbar machen können. Im Rahmen des Leibniz-Zentrums für Photonik in der Infektionsforschung (LPI) entwickelt das Projekt „Basistechnologie 1“ (BT1) mehrdimensionale, multimodale und intelligente Bildgebungsplattformen der nächsten Generation, mit denen sowohl die morphologischen als auch die chemischen Signaturen infektionsbezogener Strukturen in Echtzeit erfasst werden können.

Das Projekt befasst sich mit einer der zentralen Herausforderungen in der Infektionsforschung: der Korrelation von strukturellen, funktionellen und molekularen Informationen über räumliche und zeitliche Skalen hinweg. In diesem Rahmen bringt unsere Gruppe am Leibniz-IPHT zwei wichtige Fachgebiete ein: (i) sondenbasierte Bildgebungstechnologien, die sowohl lineare als auch nichtlineare Modalitäten umfassen, und (ii) die Entwicklung fortschrittlicher faseroptischer Sonden für die Spektroskopie und Bildgebung. Dazu gehören Raman, kohärente Anti-Stokes-Raman-Streuung (CARS), zweite harmonische Generation (SHG), Fluoreszenzlebensdauer-Bildgebung (FLIM) und Zwei-Photonen-Fluoreszenz (TPF). Zusammen ermöglicht dieser umfassende optische Werkzeugkasten eine hochempfindliche, hochspezifische Bildgebung von Geweben, Organmodellen und sogar ganzen Organen, wobei gleichzeitig morphologische und biochemische Informationen erfasst werden.

Am Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) konzentriert sich unser Team auf die methodische und technologische Realisierung dieser multimodalen Systeme sowie auf die Entwicklung anpassungsfähiger Hardwareplattformen. Ein zentraler Bestandteil dieser Bemühungen ist der Bau von zwei invaScope-Systemen, einer Reihe von Glasfasersonden und einem modularen 19-Zoll-Multimodal-Racksystem. Zusammen bilden diese Instrumente eine flexible Grundlage für zukünftige Bildgebungsversuche und diagnostische Entwicklungen.

Auf dieser Grundlage baut die aktuelle Arbeit explizit auf der im abgeschlossenen MIB-Projekt initiierten invaScope-Reihe auf. Unter Nutzung der Ergebnisse und gewonnenen Erkenntnisse entwickelt sich das vorliegende Programm von der Machbarkeit hin zu einer robusten, modularen Instrumentierung, die für umfassendere Bildgebungsversuche und eine prospektive klinische Umsetzung vorbereitet ist.

Durch die Kombination optischer Innovationen mit intelligenter Datenanalyse trägt BT1 zu einer neuen Generation von Bildgebungstechnologien bei, die Aufschluss darüber geben können, wie Krankheitserreger mit Wirtsorganismen interagieren und wie therapeutische Maßnahmen wirken.

Zugehörige Veröffentlichungen

• Vasquez, David L., et al. “Cardiac Microanatomy Imaging Using Forward-viewing Optical Coherence Tomography Endoscope.” IEEE Transactions on Biomedical Engineering (2025), DOI: 10.1109/TBME.2025.3616493.
• Latka, Ines et al. “Raman Spectroscopy for Instant Bladder Tumor Diagnosis: System Development and In Vivo Proof-Of-Principle Study in Accordance with the European Medical Device Regulation (MDR2017/745)”. Cancers (2024), DOI: 10.3390/cancers16183238.
• Vasquez, David L., et al. “Colon tumor discrimination combining independent endoscopic probe-based Raman spectroscopy and optical coherence tomography modalities with Bayes rule.” International journal of molecular sciences 25.24 (2024): 13306, DOI: 10.3390/ijms252413306.