COVID19-3D-Modelle selbstgemacht

6. Februar 2021 | Bildung und Wissenschaft | 1 Kommentar

Modell des Coronavirus (Quelle: Andrea Thorn, Coronavirus Structural Task Force)

Viren wie COVID19 sind winzig. Man kann sie mit bloßem Auge und mit Lichtmikroskopen nicht sehen. Sie sind meist 1.000x kleiner als unsere Körperzellen. Indirekt kann man ihnen auf die Spur kommen durch die Schäden, die sie anrichten im Körpergewebe. Aber um diese Winzlinge  sichtbar zu machen, muss man besondere mikroskopische Techniken anwenden. 

Eine spezifische indirekte Methode ist die Immunfluoreszenz-Mikroskopie. Bei dieser Methode werden Antikörper gegen die Viren oder Teile davon hergestellt und mit fluoreszierenden Farbstoffen gekoppelt. Die farbigen Antikörper binden sehr spezifisch an Proteinstrukturen des Virus. Durch Verwendung unterschiedlich leuchtender Farbstoffe und Antikörper kann man die Viren und ihr Wirken sowie den Effekt von Medikamenten recht anschaulich sichtbar machen. Trickreiche Bildbearbeitung ermöglicht die Herstellung hochaufgelöster Bilder mit noch präziserer Information. 

Direkt sichtbar machen kann man Viren mit elektronenmikroskopischen Techniken. Elektronenmikroskope sind Mikroskope, mit denen eine sehr große Auflösung erreicht werden kann. Die eingesetzten Elektronenstrahlen haben Wellenlängen, die wesentlich kürzer sind als normales sichtbares Licht. Es können damit sehr kleine Strukturen vom Inneren und von der Virusoberfläche sichtbar gemacht werden.

Zwei elektronenmikroskopische Methoden stehen zur Verfügung. Bei der Transmissionsmikroskopie durchleuchtet man mit einem Elektronenstrahl eine vorbehandelte, virushaltige, sehr dünn geschnittene Probe. Die wurde zuvor fixiert und mit Schwermetall-haltigen Substanzen zur Verbesserung des Kontrastes versetzt. Das im Elektronenmikroskop sichtbare Bild ist ein Negativbild vom Viruspräparat. 

Bei der Rasterelektronenmikroskopie werden Oberflächen mit einem Elektronenstrahl abgetastet. Die aus dem Präparat herausgeschlagenen Elektronen können detektiert und zu einem elektronischen Bildsignal zusammengesetzt werden. Als Ergebnis werden die topographischen Verhältnisse des Präparates mit sehr großer Tiefenschärfe dargestellt. Die schwarz-weißen elektronenoptischen Bilder können durch Bildbearbeitung nachkoloriert werden, um besondere Strukturen kenntlich zu machen.

Vergleich der präzisen (grün) und ungenaueren (rot) Darstellung des Coronavirus (Quelle: Thomas Splettstößer, SciStyle.com)

Hamburger Forscher (Coronavirus Structural Task Force) haben elektronenmikroskopische Erkenntnisse über das Corona-Virus zusammengetragen und Methoden entwickelt, mit denen ein den aktuellen Wissensstand entsprechendes 3D-Modell des Coronavirus erstellt werden kann. Die verschiedenen Proteine und andere Komponenten wurden mit verschiedenen Farben versehen, um sie in dem an sich nur schwarz-weißen Bild besser erkennen zu können. Zu einem Video zusammengestellt, kann die modellhafte Virusdarstellung animiert werden. Die Forschergruppe hat das Computermodell von Coronaviren zur Ausgabe mit einem 3D-Drucker entwickelt. Das realistische plastische Model hilft z.B. Medikamentenentwicklern Bekämpfungsstrategien gegen das Coronavirus zu erkunden und zu verstehen. Das Modell kann dem aktuellen Erkenntnisstand leicht angepasst werden. Man kann es mit einem 3D-Drucker ausgeben. Es gibt realitätsgetreu die Größenverhältnisse und Strukturen im Maßstab 1: 1.000.000 wieder. (https://insidecorona.net/de/wie-sieht-das-coronavirus-aus/). Man kann auch eine Anleitung herunterladen, mit der man unkompliziert ein eigenes 3D-Modell des Coronavirus erschaffen kann, das auf wissenschaftlichen Fakten basiert (https://insidecorona.net/de/anleitung-ein-modell-des-coronavirus-in-3D). Die Programme stehen kostenlos zur Verfügung. Die realistische, auf wissenschaftlichen Fakten basierende Darstellung des Corona-Virus sollte die gebräuchlichen bunten, kunst- und phantasievollen Gebilde ersetzen.

Wie stellte einmal Marie Curie treffend fest: „Was man zu verstehen gelernt hat, fürchtet man nicht mehr.“

 

(Hans J. Ferenz; Bildwiedergabe mit Genehmigung)

 

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