In der Gruppe Biomedical Photonics unter der Leitung von Prof. Martin Frenz an der Universität Bern war ich zuständig für den Betrieb und die Modifikation von zwei Femtosekunden-Laser Systemen, beide eingekoppelt in verschiedene Mikroskope. Auf einem davon, einem kombinierten konfokal- und multiphotonen-Mikroskop, instruierte ich zum Einen externe Partner im Gebrauch, zum Anderen führten wir gezielte Abtragung von Zellen im inneren von Gewebeproben durch. Das andere multiphotonen-Mikroskop war von unserer Gruppe selbst aufgebaut worden. Die Software zum Betrieb habe ich in LabView entwickelt; sie steht unter der GPL und kann von Bitbucket heruntergeladen werden.

Phyllotaxis: In einem Projekt untersuchten wir mit Hilfe von durch Femtosekunden-Laser erzeugter Blockaden in Tomatenschösslingen die Entstehung der Blattstellung in Pflanzen: Bei einem Grossteil der Pflanzenarten folgt die Blattstellung fest vorgegebenen Mustern. Wie diese Muster zustande kommen ist allerdings nach wie vor unklar. Die aktuell favorisierte Theorie geht davon aus, dass das Hormon Auxin für das Wachstum der Blätter verantwortlich ist; unterschiedliche Konzentrationen dieses Hormons im Schössling würden demnach die Blattstellung festlegen. In unseren Versuchen testeten wir diese Theorie, indem wir Blattadern blockierten, in denen das Hormon Auxin transportiert wird [Deb et al., 2015].

Nanopartikel im Körper: In einem zweiten Projekt, welches Teil des NFP 64 ist, untersuchten wir den Einfluss von Nanopartikeln auf gesundes Gewebe. Nanopartikel werden aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften in sehr vielen Bereichen der Kosmetik, der Nahrungsmittelindustrie und der Materialbearbeitung verwendet. Der Einfluss von Nanopartikeln auf gesundes Gewebe ist jedoch unzureichend erforscht. Das NFP 64 versucht diese Lücke zu schliessen. In unserem Teil des Projektes erforschten wir die Reaktion von Neuronen im Gehirn auf Nanopartikel und untersuchten, ob diese Partikel für die Zellen toxisch oder unbedenklich sind.

Klimadaten aus Stalagmiten: Wir untersuchten des Weiteren Flüssigkeitseinschlüsse in Stalagmiten. Das Wasser, welches in solchen Einschlüssen gefangen wurde, behält durch seine Dichte die Information über die Entstehungstemperatur des Stalagmiten gespeichert. Um diese Information abzurufen muss zuerst das Wasser im Einschluss (ohne diesen zu öffnen) teilweise verdampft werden um dann den Radius der entstandenen Blase zu messen. Mit diesen Daten kann dann die Entstehungstemperatur berechnet und lokale Klimadaten der fernen Vergangnheit rekonstruiert werden [Krüger et al., 2011]. Im Zuge dessen habe ich eine Matlab-Klasse, basierend auf IAPWS95 [Marti et al., 2012], geschrieben, die die Zustandsvariablen eines beliebigen Flüssigkeitseinschlusses bei verschiedenen Temperaturen berechnen kann. Die Routine steht unter der GPL und kann bei GitHub heruntergeladen werden.

Intrazelluläre Parasiten: Ein weiteres Projekt war die Erforschung des intrazellulären Parasiten Theileria Annulata. Dieser Parasit befällt in Afrika jährlich 1.1 Millionen Rinder und verursacht so einen Verlust von über 168 Millionen US-Dollar (Stand 1992). Wir konnten zeigen, dass man mit Hilfe ultrakurzer Pulse die Parasitmembran, die sich im inneren des befallenen weissen Blutkörperchens befindet, porös machen kann. Dies eröffnet die Möglichkeit, den Parasiten durch einschleusen von fremder DNA genetisch zu manipulieren und so zu erforschen, welche zellulären Prozesse der Parasit ausnutzt um mit seiner Wirtszelle zu kommunizieren [Stoller et al., 2008].