Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS
Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

Mikrostrukturanalytik

Die Mikrostrukturanalyse ist ein essenzieller Bestandteil der Materialentwicklung und der Untersuchung funktioneller Materialeigenschaften. Bei Materialien für biologische und medizinische Anwendungen ist sowohl die Mikrostruktur der Materialoberfläche als auch der räumlichen Struktur Untersuchungsschwerpunkt.

Insbesondere biologische Materialien erfordern dabei spezifisch adaptiere Präparationstechniken, die individuell erarbeitet werden. Spezielle Analysesoftware ermöglicht eine detaillierte Datenaufarbeitung und Darstellung, die ebenso entsprechend der Fragestellung angewendet und wissenschaftlich ausgewertet werden. 

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Mikrostrukturuntersuchungen an modernen Wundauflagen

Moderne Wundauflagen sind meist Verbundsysteme aus leistungsstarken Materialkomponenten. Mittels Mikrostrukturanalyse können sie visualisiert werden, was Rückschlüsse auf die physikalischen Materialeigenschaften wie u.a. Quellverhalten, Flüssigkeits- und Gastransport möglich macht.

Mikroskopische Bewertung biologischer Wechselwirkungen an Materialsystemen

Mithilfe hochauflösender Mikroskopieverfahren, gezielten Präparationsmethoden und Analytik der Oberflächenchemie von Materialsystemen können biologische Wechselwirkung wie Zell- und Plaque-Adhäsion qualitativ und quantitativ untersucht werden.

3D-Visualisierung biologischer Systeme

µCT bietet eine Auflösung im Mikrometerbereich, wodurch die Visualisierung kleinster Strukturen wie Knochenbälkchen oder Organeinheiten möglich ist. Es können sowohl ex-vivo-Proben als auch in-vivo-Studien an kleinen Tieren durchgeführt werden. Im Gegensatz zu anderen mikroskopischen Verfahren ist µCT nicht destruktiv. Auf diese Weise bleiben Proben intakt.

Längen- und Strukturuntersuchungen an Proteinen, DNA und RNA

Die Rasterkraftmikroskopie (AFM) wird eingesetzt, um Makromoleküle wie  Proteine, DNA oder RNA abzubilden, die in einer Lösung vorliegen oder auf einer Oberfläche immobilisiert sind. Auch Informationen über Moleküllänge und räumliche Struktur der Moleküle lassen sich gewinnen.

Das Verständnis der Mikrostruktur von Materialien ist von entscheidender Bedeutung für die Weiterentwicklung von Innovationen. Unser umfassendes Leistungsspektrum bietet modernste Methoden und Technologien für die detaillierte Analyse biologischer Materialien und Materialien für medizinische Anwendungen. 

Methoden zur Untersuchung mikrostruktureller Eigenschaften

  • Visualisierung von Oberflächenstrukturen in Hochauflösung mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM), Transmissionselektronenmiksokopie (TEM), Scanning-Transmissionselektronenmikroskopie (STEM) 
  • REM-Untersuchungen unter Cryo-Bedingungen (Cryo-REM)
  • Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) im REM
  • Topographie- und Phasenanlytik mittels Rasterkraftmikroskopie (AFM)
  • 3D-Visualisierung und quantitative Strukturanalyse von Materialsystemen mittels µ-CT
  • Lichtmikroskopie und Fluoreszenzmikroskopie zur Untersuchung von Zellstrukturen, lebenden Zellen und Mikroorganismen sowie biologischer Wechselwirkungen
  • 2D- und 3D-Visualisierung der Oberflächentopographie, optische Profilometrie, Rauheitsmessungen mittels Laser-Scanning-Mikroskopie (LSM)

 

Präparationsmethoden

Generell ist bei abbildenden Methoden eine bestmögliche Probenpräparation der Schlüssel zum Erfolg. Insbesondere bei biologischen Materialien ist vor der Mikrostrukturanalytik eine bedarfsgerechte Präparationsstrategie zu ermitteln. Folgende präparative Methoden stehen uns dafür zu Verfügung:

  • Histologische und immunhistologische Präparation
  • Materialeinbettung und Schliffpräparation (Cutting-Grinding)
  • Fixierungs- und Färbe-/Kontrastierungsmethoden (für Licht- und Elektronenmikoskopie)
  • Gefriertrocknung, Kritisch-Punkt-Trockung
  • NanoSuit-Beschichung, PVD-Metallbeschichtung für die Elektronenmikroskopie
  • Zielpräparation im REM mittels fokussierter Ionenstrahltechnik (FIB)

Infomaterialien zu unserem Angebot