Der Chemienobelpreis 2014 wurde für die Lokalisierungsmikroskopie vergeben, mit der man die Beugungsgrenze des Lichts umgehen und biologische Strukturen mit Nanometerauflösung beobachten kann. Diese neuartige Mikroskopiemethode hat die Biochemie und Medizin revolutioniert. Die Interferenzreflexionsmikroskopie (engl. interferometric scattering microscopy, iSCAT) ist eine einfachere und kostengünstigere Variante, bei der keine Fluorophore benutzt werden, sondern das direkt von der Probe gestreute Licht detektiert wird, das mit einem Referenzlicht überlagert wird, um ein verbessertes Signal-Rauschverhältnis sowie eine genauere Lokalisierung zu ermöglichen.
In einer Arbeit, die soeben bei ACS Photonics erschienen ist, präsentieren Forscher:innen aus Graz und Wien ein Softwarepaket, mit dem unterschiedliche Arten von Interferenzmikroskopie einfach simuliert werden können. Für die ersten Simulationsergebnisse hat Felix Hitzelhammer im Rahmen seiner Masterarbeit in der Gruppe von Thomas Juffmann am BioCenter Vienna zwei Programmpakete von Ulrich Hohenester kombiniert. Simulationsexperten wissen, dass die Kombination von unterschiedlichen Softwaretools eine unerfreuliche Sache ist, die leider auch nicht besser wird, wenn beide von demselben Autor stammen. Und so entstand bald ein intensiver E-Mailaustausch, auch über die diversen Phasenfaktoren, die in der theoretischen Beschreibung der einfallenden und gestreuten Felder sowie der optischen Abbildung auftauchen und alle zu schönen Interferenzeffekten führen, wobei nur die richtige Kombination auch Übereinstimmung mit dem Experiment liefert.
Am Ende haben wir uns für eine saubere Lösung entschieden, bei der alle Bausteine als Teil einer Matlab Toolbox zur Verfügung stehen und problemlos kombiniert werden können. Wenn man eine Software entwickelt, hofft man, dass diese von anderen benutzt wird. Und so lautet der Schlusssatz der Arbeit „Altogether, we hope that our software will be a valuable tool for researchers working in this field”. In dieser Hinsicht stimmt es uns positiv, dass sogar die Gutachter:innen der Arbeit mit der Software herumgespielt haben und keine Kritikpunkte äußerten. Vielleicht haben wir ja wirklich eine iSCAT-Software für alle entwickelt, oder zumindest für fast alle, die sich dafür interessieren.
F. Hitzelhammer et al., Unified Simulation platform for interference microscopy, ACS Photonics (2024), https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.4c00621