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Jun 24, 2015

Kein Nanopartikel entwischt mehr! Neues Verfahren zur Vermessung von Nanopartikeln am SCCH im Softwarepark Hagenberg entwickelt

Hagenberg, 24.06.2015: Im Rahmen des von der Österreichischen Forschungsförderung geförderten Projekts  Nanopartikel-Tracking ist es den Forschern des Software Competence Center Hagenberg (SCCH) gelungen, die Analyse von Nanopartikelproben maßgeblich zu verbessern. Die Charakterisierung von Nanopartikelproben hat einen hohen Stellenwert in Forschung und Entwicklung genauso wie in industriellen Prozessen. So bildet sie eine wichtige Voraussetzung für das Verständnis von Prozessen und deckt einen Teil der Qualitätssicherung in Biologie, Medizin, Chemie und Physik ab.

In der Entwicklung neuer Therapieoptionen für die Behandlung von Autoimmunkrankheiten und Krebs stehen Exosomen (30 bis 90 nm große intrazelluläre Bestandteile einer Zelle) hoch im Kurs. Die Analyse von Exosomen-Proben erfolgt meist über Nanopartikel-Tracking-Verfahren, die auf Basis der Brown’schen Diffusion die Größe der Partikel bestimmen. Das Ergebnis einer Nanopartikel-Messung ist die Größenverteilung der Partikel in einer Probe. Befinden sich allerdings verschieden große Partikel in einer Probe, dann kommt es oft zu einer Überlappung der Größenverteilungen, was die Bestimmung der einzelnen Partikelgrößen deutlich erschwert. Fehlmessungen, zusätzlicher Materialeinsatz und erhöhtes Abfallaufkommen waren die Folge.

Effizientere und exaktere Probenanalyse

Die PARTICLE-METRIX GmbH aus Deutschland stellt Nanopartikel-Analysegeräte her, die von ihr angewendeten Methoden sind Nanoparticle Tracking und 180 Dynamische Lichtstreuung. „Wir wollten unser Analyseverfahren optimieren. Daher haben wir uns an die Experten des SCCH gewendet“, sagt Dr. Hanno Wachernig von PARTICLE METRIX. Dr. Thomas Hoch und Matthias Dorfer vom SCCH gelang es ein neues Verfahren zu entwickeln, das Partikel-Populationen auf Basis einer zusätzlich durchgeführten Charakterisierung der Partikel anhand ihrer visuellen Erscheinung im Bild sortiert. Dadurch ist es erstmals möglich, Partikel mit derselben Größe, aber unterschiedlichem Streulichtmuster in separate Verteilungen aufzuteilen. „Die Schwierigkeit bestand darin, die Videobilder so aufzubereiten, dass die extrahierten Bildmerkmale zur Charakterisierung der Partikel verwendet werden können. Denn die bildliche Abbildung eines Teilchens steht in keinem Zusammenhang mit seiner wahren Größe“, berichtet Hoch. Die SCCH-Forscher haben eine Softwarelösung entwickelt, die den bestehenden Nanopartikel-Tracking-Analysator der Firma PARTICLE-METRIX GmbH mit einer dynamischen Bildauswertung koppelt. „Nun werden die Partikel einer Probe mittels statistischer Verfahren nach ihren optischen Eigenschaften segmentiert.“

Nanopartikeltracking – vielseitig einsetzbar

Im medizinischen Bereich, insbesondere in der Krebsforschung, können mit Hilfe von Nanopartikeltracking-Analysatoren sogenannte Extrazelluläre Vesikel (EVs) analysiert werden, welche mit anderen Techniken nicht oder nur unzureichend charakterisiert werden können. In den Materialwissenschaften werden neue Werkstoffe mit Abmessungen im Submikrometerbereich wie z.B. Kohlenstoff-Nanoröhrchen oder Pigmente, Füllstoffe wie Titandioxid, Siliziumdioxid oder TiO2 charakterisiert. Inzwischen wurde das neue Analyseverfahren des SCCH vor der International Society for Extracellular Vesicles (ISEV) in Washington, USA erfolgreich vorgestellt und es ist bei ausgewählten Kunden von PARTICLE METRIX testweise im Einsatz. Die Chancen stehen gut, dass dieses neue Verfahren zum Nanopartikeltracking Anwendung findet. „Unser Part ist soweit erfüllt. Aber wir haben natürlich schon Ideen für eine Weiterführung in diesem Forschungsbereich“, lässt Dr. Thomas Hoch durchblicken.

Bild:

Dr. Thomas Hoch und Matthias Dorfer, am Software Competence Center Hagenberg verantwortlich für das Projekt „Nanopartikel-Tracking“

Software Competence Center Hagenberg
Als unabhängiges Forschungszentrum im Bereich Software nimmt das Software Competence Center Hagenberg (SCCH) für softwarebezogene technologische Forschungs- und Entwicklungstrends eine Vorreiterrolle in Österreich ein. Das Spektrum des SCCH reicht von der Analyse von Bestandssoftware über Daten- und Bildanalyse bis zu Methoden zur qualitätsvollen, effizienten Modell- und Softwareentwicklung für die Bereiche Industrie 4.0, Energieeffizienz und andere Bereiche, in denen Software von Bedeutung ist. www.scch.at

Unternehmensnetzwerk Softwarepark Hagenberg
Das Unternehmensnetzwerk Softwarepark Hagenberg ist ein Verein von

Unternehmen im Softwarepark Hagenberg mit dem Ziel, diesen als Wirtschaftsstandort zu stärken. Der Softwarepark Hagenberg ist der führende Technologiepark Mitteleuropas im Bereich Software. Sein Erfolg gründet in der Synergie von Forschung, Ausbildung und Wirtschaft. www.softwarepark.at/unternehmensnetzwerk   

Kontakt
Dr. Thomas Hoch, Tel.: +43 7236 3343 831, Softwarepark 21, Tür 1, 4232 Hagenberg, thomas.hoch@scch.at   

Veröffentlichungen:
REPORT

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