Wenn Ionenforscher spielen

Ionenforscher sind auch nur "Spielkinder" -- dank ihrer Arbeit wären sie perfekte Moorhuhn-Jäger: Angestrengt auf den Computerbildschirm blicken, die knubbeligen Ziele ins Visier nehmen und gezielt "draufballern". Manche Zielobjekte leuchten sogar neckisch, grün, gelb oder rot. Doch sie bewegen sich gar nicht. Und der Ton fehlt auch...
Die tägliche Arbeit bei den Ionenforschern der Physikalisch-Technischen-Bundesanstalt PTB läuft schon noch ein bisschen anders als beim Computerspiel. Doch gezieltes "Ballern" ist die Hauptsache, und zwar möglichst auf den Zellkern genau. Bei der PTB arbeitet ein Mikro-Ionenstrahl, mit dem sich einzelne lebendige Menschenzellen unterm Mikroskop präzise bestrahlen lassen.
Das dient der Grundlagenforschung, hier treffen Physiker auf Strahlenbiologen und wollen wissen: Was bewirkt natürliche oder künstliche Bestrahlung bei den betroffenen Zellen? Wann verändert sie die Zellen krankhaft und zum Tumor? Und kann sie Tumorzellen gezielt abtöten?
Der Strahl aus geladenen Teilchen feuert gezielt in die Kerne einzelner Zellen, die zu Tausenden bis Zehntausenden flach auf einer Folie liegen. Eine Software und spezielle Färbetechniken helfen beim Steuern und Auswerten: Zeigt das "Ballern" eine Wirkung, so werden die Zellen auch schon mal rot.
(ds)

Ionisierende Strahlung gehört zu den Dingen, die das Erbgut einer Zelle verändern, eine unkontrollierte Vermehrung auslösen und somit Krebs verursachen können. Ionisierende Strahlung kommt in der Natur vor, und für manche Menschen auch verstärkt im Beruf, etwa bei Kernkraftwerkern oder Stewardessen. Radiobiologen versuchen, die Mechanismen zu verstehen, die durch die Strahlung im Körper ausgelöst werden. Weitgehend unerforscht ist noch der Bereich der niedrigen, aber längeranhaltenden Strahlenbelastung -- im Gegensatz zur starken, aber kurzfristigen Belastung etwa durch Atombomben.
Mit der Hilfe der Mikro Ionenstrahlapparatur an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) lässt sich heute die Strahlung ganz exakt dosieren und lokalisieren: Der Mikrostrahl ist so genau, dass die Forscher einzelne lebende Zellen auf einem Objektträger mit einer exakt bestimmten Anzahl geladener Teilchen mit einer Genauigkeit von rund 2 Mikrometern bestrahlen können. Das ist weniger als die halbe Größe des kleinsten Säugetier-Zellkerns. Die PTB ahmt mit geladenen Alphateilchen oder mit Protonen die für den Menschen häufigsten Strahlungsarten nach: die natürliche Radonstrahlung und die meist vom Menschen erzeugte Röntgenstrahlung.
Magnetische Linsen bündeln den Teilchenstrahl und senken die Intensität auf wenige Teilchen pro Sekunde. So können die Versuchsleiter wichtige Kontrollparameter wie Dosis und Trefferposition präzise vorgeben und auch die Wirkung geringer Dosen zuverlässig untersuchen. Zur Bestätigung weisen dünne Szintillationsdetektoren mit einer Effizienz von 98% bis 100% nach, ob ein Ion auf die Probe aufgetroffen ist. Spezielle Färbemethoden, etwa über Antikörper, geben Auskunft über den Effekt auf die Zelle -- und auch, ob und wie eine benachbarte, nicht beschossene Zelle reagiert. (ds)