Ein Bild von einer Lunge!

Wer die hauchzarten Strukturen in den Bläschen unserer Lunge fotografieren will, braucht Geduld, Geduld, und Geduld. Und ein Händchen für die aufwendige Präparation des empfindlichen Gewebes.

Eine Idee für ein Wissenschaftsfoto haben und schnell mit dem Elektronenmikroskop drauflos knipsen – so leicht geht das bei Oliver Meckes nicht. Für eines seiner Lieblingsbilder musste er allein zwei Tage lang Lungengewebe präparieren, der dritte ging für die Bildbearbeitung drauf. Aber der Aufwand habe sich gelohnt, findet der Wissenschaftsfotograf: „Bei diesen Aufnahmen habe ich das Elektronenmikroskop neu für mich entdeckt.“

Entscheidend ist vor allem, was vor dem Druck auf den Auslöser seines Mikroskops passiert. Ohne eine sorgfältige Vorbereitung kann Meckes den Elektronenbeschuss der Lungengewebeprobe nämlich gleich sein lassen. Die Arbeit beginnt unmittelbar, nachdem die Probe entnommen ist, denn dann beginnt sie zu verwesen.

Lungenbläschen mit ihrem dichten Netz aus Kapillaren mit roten Blutkörperchen und Alveolen vom Typ II (gelb)
Lungenbläschen mit ihrem dichten Netz aus Kapillaren mit roten Blutkörperchen und Alveolarzellen vom Typ II (gelb).

Darum legt der Fotograf das in feine Scheiben geschnittene Lungengewebe für ein bis zwei Tage in reinen Alkohol. Das stoppt die Verwesung und erhält den ursprünglichen Zustand der Probe.

Danach muss Meckes den Alkohol allerdings wieder loswerden. Und zwar so, dass sich das Lungengewebe dabei nicht verzieht oder schrumpft. Daher wird der Probe Druck gemacht und leicht eingeheizt: Bei 50 bar verdrängt flüssiges Kohlendioxid zunächst den Alkohol aus der Probe. Wenn das Lungengewebe mit dem Kohlendioxid gesättigt ist, wird die Temperatur bei gleichbleibendem Druck auf rund 40 Grad Celsius erhöht. Das Kohlendioxid erreicht seinen kritischen Punkt und wird zu einem überkritischen Fluid – eine Art Mischzustand aus flüssig und gasförmig. Jetzt lässt der Fotograf langsam den Druck ab: Das überkritische Fluid entweicht aus dem Gewebe, ohne dass Kapillarkräfte entstehen, die es sonst zerstört hätten.

Die Schwarz-Weiß-Bilder aus dem Elektronenmikroskop werden per Hand koloriert – Pixel für Pixel

Zuletzt bedampft Meckes das Lungengewebe mit dem Metall Palladium, damit das organische Material elektrisch leitfähig wird. „Aber nur ganz dünn, damit der Elektronenstrahl einen Tick tiefer eindringt.“ Dieser kleine Tick ermöglicht den Blick durch das Gewebe und die Adern hindurch. „Die Transparenz funktioniert aber nur auf zellulärer Ebene“, sagt Meckes. „Nur wo sehr dünne Zellwände beziehungsweise Membranen zu finden sind, hat der Elektronenstrahl eine Chance durchzukommen. Und nur dann lässt sich mit dem Rasterelektronenmikroskop eine solche Transparenz darstellen. Ähnliches konnten wir bei Samenkörnern zeigen.“

Im Gegensatz zur tagelangen Aufbereitung der Probe ist die eigentliche Aufnahme in einer Viertelstunde erledigt. Da das Mikroskop aber nicht mit Licht „sieht“, sondern mit Elektronen, haben die Fotos keine Farben. Stattdessen zeigen sie ein Höhenprofil in Schwarz-Weiß. Jetzt übernimmt Nicole Ottawa, die zusammen mit Meckes das Wissenschaftsfotografiestudio Eye Of Science betreibt. Mit viel Geduld haucht sie den Lungenbläschen Farbe ein – Pixel für Pixel, mithilfe von digitaler Bildbearbeitung. Je nach Foto nimmt das bis zu zwei Tage in Anspruch.

Bei den Lungenbläschen bedeutet das: peinlich genau die einzelnen Objekte vom durchscheinenden Hintergrund zu unterscheiden. Originalgetreu färbt Ottawa die roten Blutkörperchen, die durch das Netz aus Kapillaren fließen, rot. Gelblich sind die Alveolarzellen vom Typ II. Sie kleiden die Innenwand der Gefäße aus und halten ihre Oberflächenspannung konstant, damit sie nicht in sich zusammenfallen. Der Durchmesser der Lungenbläschen schwankt. Je nachdem, ob wir ein- oder ausatmen liegt er zwischen 50 und 250 Mikrometern.

In unserer Serie Substanzaufklärung stellen wir Fotoprojekte vor, die in die Tiefe gehen. Wir beginnen mit Bildern von Eye Of Science – eines von zwei Fotostudios in Deutschland, die sich auf die Abbildung mikroskopisch kleiner Dinge spezialisiert haben. Die Liebe zum Detail haben Oliver Meckes und seine Frau Nicole Ottawa schon früh entdeckt. Er als Jugendlicher mit dem ersten eigenen Mikroskop, sie im Studium – auf der vergeblichen Suche nach guten Aufnahmen in Fachbüchern.

Bereits erschienen: Die Schönheit der Stärke und
Das Geheimnis der Nachtkerzen