In this dissertation, improved techniques in digital holography, that have produced high-resolution, high-fidelity images, are discussed. In particular, the angular spectrum method of calculating holographic optical field is noted to have several advantages over the more commonly used Fresnel transformation or Huygens convolution method. It is observed that spurious noise and interference components can be tightly controlled through the analysis and filtering of the angular spectrum. In the angular spectrum method, the reconstruction distance does not have a lower limit, and the off-axis angle between the object and reference waves can be lower than that of the Fresnel requirement, while still allowing the zero-order background to be cleanly separated. Holographic phase images are largely immune from the coherent noise commonly found in amplitude images. With the use of a miniature pulsed laser, the resulting images have 0.5um diffraction-limited lateral resolution and the phase profile is accurate to about several nanometers of optical path length. Samples such as ovarian cancer cells (SKOV-3) and mouse-embryo fibroblast cells have been imaged. These images display intra-cellular and intra-nuclear organelles with clarity and quantitative accuracy. This technique clearly exceeds currently available methods in phase-contrast opticalmicroscopy in both resolution and detail and provides a new modality for imaging morphology of cellular and intracellular structures that is not currently available. Furthermore, we also demonstrate that phase imaging digital holographic movies provide a novel method of non-invasive quantitative viewing of living cells and other objects. This technique is shown to have significant advantages over conventional microscopy.

X-Ray Diffraction Contrast Tomography (DCT) is a recently developed, non-destructive synchrotron imaging technique which characterizes microstructure and grain orientation in polycrystalline materials in three dimensions (3D). By combining it with propagation based phase contrast tomography (PCT) it is for the first lime possible to observe in situ the 3D propagation behavior of short fatigue cracks (SFCs) within a set of fully characterized grains (orientation and shape). The combined approach, termed 3D X-ray Tomography of short cracks and Microstructure (3DXTSM), has been developed on the metastable beta titanium alloy "Beta21S". A large part of this work deals with the development of the 3DXTSM methodology. In the combined dataset, each point on the 3D fracture surface can be associated with a multidimensional data structure containing variables describing the grain orientation, the local fracture surface normal and the propagation history. The method uses a surface mesh composed of triangles that describes the crack (in other words: the fracture surface) in the last propagation state measured. Grain orientations, crack fronts, local growth rates and grain boundaries can be visualized by assigning colors to this mesh. The data structure can be interrogated in a number of different ways. Tools for extracting pole figures and pole density distribution functions have been implemented. An algorithm was developed that is capable of measuring the 3D local growth rate of a crack containing branches. The accuracy of the grain boundaries as reconstructed with OCT was evaluated and the elastic constants of Beta21S were determined.

Αμίαντος (asbestos) θεωρείται μια ομάδα ινωδών ορυκτών τα οποία παρουσιάζουν μια σειρά ιδιοτήτων που τον έχουν καταστήσει ιδανική λύση ως κατασκευαστικό και μονωτικό υλικό εδώ και δεκαετίες. Αμιαντούχα υλικά σήμερα βρίσκονται σχεδόν παντού. Εξαιτίας της σύνδεσής του με βλάβες στην ανθρώπινη υγεία (αμιάντωση, μεσοθηλίωμα, καρκίνος πνεύμονα) έχει απαγορευθεί η εμπορία και η χρήση του στην Ελλάδα από 1-1-2005. Οι κίνδυνοι περιορίζονται πλέον κατά την εργασία αφαίρεσης αμιάντου και στις συντηρήσεις και ανακαινίσεις κτιρίων, πλοίων και τρένων. Η νομοθεσία που σχετίζεται με τον αμίαντο και την προστασία εργαζομένων, καταναλωτικού κοινού και περιβάλλοντος εξελίσσεται, επακόλουθο των εξελίξεων στην ιατρική και στην τεχνολογία. Η μέθοδος μικροσκοπίας αντίθεσης φάσης χρησιμοποιήθηκε για τον υπολογισμό της συγκέντρωσης ινών στο χώρο εργασίας λατομείου. Τα αποτελέσματα των αναλύσεων μπορούν μελλοντικά να αξιοποιηθούν κατάλληλα, όπως γενικά και η χρήση της μεθόδου σε ανάλογες περιπτώσεις. / -

Tendo em vista experimentos envolvendo o estudo da dinâmica de gases quânticos aprisionados, visando a simulação quântica de sistemas complexos, este trabalho discute a implementação e o estudo da técnica de imagem dispersiva, por contraste de fase, e a compara com o método de imagem por absorção óptica. A implementação da nova técnica foi feita em um regime não convencional de dessintonia, explorando a região proxima da ressonância atômica, onde se deve levar em conta o efeito da absorção, além da mudança de fase, do campo elétrico do laser de prova, após interagir com os átomos. Portanto, este trabalho apresenta não só a implementação de uma nova técnica experimental, mas também um modelo simples para interpretar os dados obtidos nesse novo regime. / Envisioning experiments involving the dynamics of trapped quantum gases, towards the quantum simulation of complex systems, this work presents the implementation and study of a dispersive imaging technique, by phase contrast, and compares it to absorption imaging. The implementation of this new technique in our laboratory was done in a non conventional range of detunings, exploring the region near atomic resonance, where absortion effecs need to be taken into account, in addition to the phase shift, introduced in the electric field of the probing laser, after interacting with the atoms. Therefore, this work presents not only the implementation of a new experimental technique, but also a simple model to interpret the dada obtained in this new regime.

Várias técnicas de cifragem óptica de imagens surgem a todo o momento devido à necessidade que se tem de transmitir informações de uma maneira segura e confiável. Nessas técnicas a informação é criptografada de tal modo que para conseguir recuperar a informação criptografada é necessário ter um conhecimento prévio da mesma chave que a criptografou, sendo esta chave única. Isto faz com que as técnicas sejam robustas. Estes processos de cifragem de imagem trabalham com a distribuição de fase obtida diretamente da imagem que se deseja criptografar e conseqüentemente a imagem decodificada também está em modulação de fase. Porém imagens em distribuição de fase não são visíveis ao olho humano. Para transformá-Ias em modulação de amplitude, a qual é visível ao olho humano, é utilizado o método de contraste de fase de Zernike. Propôs-se então um método para cifrar imagem binária apenas em modulação de amplitude. Após o processo de decodificação, a imagem obtida é reconhecida graças à capacidade do olho humano em discernir regiões contínuas de regiões aleatórias. Este método é de fácil implementação, podendo ser obtido utilizando apenas materiais de baixo custo como papéis, filmes plásticos, etc. Vários ataques foram realizados contra o processo de cifragem óptica de imagens utilizando máscara binária aleatória para analisar a robustez de tal processo. Este processo de cifragem não é robusto ao ataque do texto conhecido e ao ataque das cifras conhecidas. / Several optical encryption techniques have been developed due to the need to transmit information in a secure and reliable way. In these techniques the information is encrypted in a way that to recover the encrypted information is necessary to have a previous knowledge of the same mask that encrypted it, being this mask unique. Because of this, the techniques are robust. These image encryption methods work with the phase distribution obtained directly from the image that is intended to encrypt and consequently the decrypted image will also be in the phase modulation. But, images in a phase distribution are not visible for the human eyes. To transform them in an amplitude modulation, that is visible for the human eyes, it is used the Zernike phase contrast method. Then, it is proposed a method for encryption and decryption of information processed in a binary form in an amplitude modulation. After the decryption process, the image obtained is recognized because the human eyes are able to differentiate continuous, periodical regions to random pattern. This method has an easy implementation and it can be obtained using regular and inexpensive materials, like paper, plastic films, etc. Many attacks were realized against the proposed method to analyse if this method is robust. This method can not resist the known-plaintext attack and the known-ciphertext attack.

Um sistema multi-feixe de pinças ópticas baseado na técnica de contraste de fase da ordem zero pode apresentar vantagens significativas sobre sistemas mecanicamente complexos e sensíveis ao alinhamento, e sobre tecnologias que, apesar de serem similares, requerem a customização de componentes ópticos. Porém, ao nosso conhecimento, este sistema até agora não tem sido implementado experimentalmente. Neste trabalho tem-se desenvolvido, como prova de princípio, o primeiro sistema baseado na técnica de contraste de fase da ordem zero gerador de múltiplas pinças ópticas. Esta técnica da óptica de Fourier utiliza conceitos do contraste de fase de Zernike e técnicas de codificação de dois pixels para gerar padrões de intensidade no plano da imagem que são diretamente relacionados a distribuições de fase no plano de entrada do sistema, o qual é formado por um modulador espacial de luz (SLM). Esta dissertação de mestrado descreve detalhadamente os passos tomados com o propósito de utilizar os campos estruturados de luz gerados pelo sistema de contraste de fase da ordem zero para aprisionar esferas de 2 µm de diâmetro de sílica fundida. Neste trabalho apresentamos os fundamentos teóricos do aprisionamento óptico e da técnica de contraste de fase da ordem zero, seguidos pela implementação de experimentos independentes em cada modalidade, e finalmente apresentamos a integração de ambos os sistemas dentro um sistema único de pinças ópticas multi-feixe. Apesar da baixa eficiência óptica do sistema, foi possível implementar um sistema de pinças ópticas duplas. Finalizamos o nosso trabalho na discussão detalhada das limitações do nosso arranjo óptico e comentamos sobre potenciais melhorias para aumentar a rigidez das pinças ópticas e a qualidade geral do sistema. / A multi-beam optical trapping system based on the zero order phase contrast technique may offer significant advantages over mechanically-complex, alignment-sensitive optical trapping systems, and over technologies that, though similar, require the customization of optics components. However, to our knowledge, such a system has not been yet implemented experimentally. We have developed, as a proof of principle, what we think is the first system based on the zero order phase contrast technique to successfully generate multiple optical traps. This Fourier optics technique makes use of existing concepts of Zernike phase contrast and two-pixel encoding techniques to generate intensity patterns in the image plane that are directly related to phase distributions in the input plane, which is comprised by a spatial light modulator (SLM). This master\'s dissertation describes in detail the steps taken towards using the structured light fields generated by a zero order phase contrast system to trap 2 µm diameter fused silica beads. We present the theoretical foundations of optical trapping and the zero order phase contrast technique, followed by the implementation of independent laboratory experiments in each modality, and finally integrate both systems into a single optical setup for multi-beam trapping. In spite of the low optical efficiency of the system, we were able to implement dual optical traps. We finalize by discussing in detail the limitations of our experimental setup in and comment on potential improvements to increase the stiffness of the optical traps and the overall quality of the system.

Orientador: Carlos Manuel Giles Antunez de Mayolo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-19T11:26:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_ThaisDiniz_M.pdf: 31446941 bytes, checksum: 75f1c0838febdfa063257bf308ddba57 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Esta dissertação de mestrado teve como objetivo realizar imagens por contraste de fase de amostras in vitro de articulações e cartilagens utilizando duas técnicas: a Imagem Realçada por Difração (IRD) e o Método da Propagação. O sistema para a IRD foi montado no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (XRD2-LNLS), utilizando uma fonte de radiação síncrotron. O sistema para o Método da Propagação foi montado no Laboratório de Cristalografia Aplicada e Raios X (LCARX-UNICAMP), utilizando uma fonte de raios X microfoco, instalada dentro de uma cabana experimental blindada com chumbo. As amostras utilizadas foram corpos de provas e amostras de cartilagens e articulações fornecidos pelo grupo do Prof. Dr. William Dias Belangero da Faculdade de Ciências Médicas (FCM-UNICAMP). No Laboratório de Cristalografia foi realizado todo o processo de montagem e instalação da estação experimental com a fonte de raios X microfoco. Nessa estação foram realizadas imagens pelo método convencional e pelo método da propagação. No mesmo laboratório foi também realizado um estudo de caso em colaboração ao grupo da FCM, usando casos clínicos de implantes de próteses metálicas em articulações, estudou-se a regeneração do tecido ósseo após a lesão para fixação da prótese, utilizando amostras in vitro de patas lesionadas de ratos. Por último foram realizadas aquisições tomográficas no método convencional e de propagação de um joelho de rato e de um joelho de coelho. As imagens obtidas pelo método da propagação tanto dos corpos de prova quanto das amostras biológicas mostram que há uma melhor qualidade na imagem, com maior contraste nas bordas e visualização de estruturas que não são visíveis nas radiografias convencionais. O mesmo acontece com as reconstruções tomográficas, que mostram detalhes da anatomia da amostra, facilitando a visualização de danos em tecidos moles.Essa técnica é vantajosa por não precisar de nenhuma instrumentação ótica, sendo explorado somente o tamanho focal da fonte de raios X e a distância entre a amostra e o detector. No LNLS foi usada a linha XRD2 com 10,34 keV de energia para realizar imagens realçadas por difração usando o detector Pilatus. As imagens realçadas por difração obtidas no LNLS têm qualidade superior devido à utilização de um cristal analisador colocado após a amostra. Este cristal funciona como uma estreita fenda angular resultando em imagens com ganho de contraste em relação às imagens obtidas pelos métodos convencionais / Abstract: In this dissertation we have produced in vitro joint and cartilages images by two especific methods of phase contrast imaging: Diffraction enhanced imaging (DEI) method and Propagation method. The DEI setup was implemented at the XRD2 beamline of the Brazilian National Synchrotron Light Laboratory (LNLS) in Campinas. The propagation method setup was implemented at the X-ray applied Crystallography Laboratory (LCARX) using a microfocus source (5 µm), that was installed inside of an experimental hut shielded with lead. The samples used were test objects and specimens of joints and cartilages provided by the group of Dr. William Dias Belangero of School of Medical Sciences (FCM-UNICAMP). In the Crystallography Laboratory was built an experimental station to perform tomography with a microfocus source. At this station pictures were realized by the conventional method and the propagation method. At the same laboratory was realized a study in order to colaborate the FCM group, using clinical cases of metal implants in prosthetic joints, we studied the regeneration of bone tissue after the injury to fixation of the prosthesis, using in vitro samples of injured legs of rats. Finally, tomographic acquisitions of rat and rabbit knees were performed in the conventional method and propagation method. The images obtained by the propagation method of both test objects and biological samples show that there is a better image quality, with high contrast in the edges and visualization of structures that are not visible on conventional radiographs. The same happens with the tomographic reconstructions, showing details of the anatomy of the sample, facilitating the visualization of soft tissue damage. This technique has the advantage of not requiring any optical instrumentation, only exploring the focal size of the X-ray source and the distance between sample and detector. In the LNLS was used the XRD2 beamline with 10,34 keV of energy to perform diffraction enhanced images using the detector Pilatus. The diffraction enhanced images had higher quality because this system uses an analyzer crystal placed after the sample. This crystal serves as a narrow angular slit which resulted in images with gain in contrast as compared to the conventional images methods / Mestrado / Física / Mestra em Física

Treatment of cancers has been improved and new findings in research communities areconstantly found, but there are still many questions about how to treat these complex diseases.One way to treat cancer is to expose cancer cells to drugs that kill the cancer cells to a largerextent than the normal cell from the same as well as other tissue types. Different drugcompounds have diverse molecular effects on the cancer cells and to evaluate them, studies ondifferent cell lines were performed.Experiments were performed to study morphological and metabolic changes on treatedcells. Morphological changes in growing populations of MCF-7 cells and MCF-10A cellswere studied by using a phase contrast video microscopy (IncuCyte) image analysis. Changesin levels of metabolites and proteins were analyzed using two different mass spectrometricmethods. Hierarchical clustering was used to study the relationship between the collectedspectra and the most outstanding subgroup (cluster) was a set of compounds related toestrogens.There were apparent morphological differences between the two different cell lines, bothwhen untreated and after induction of apoptosis. This study shows that, when examining themetabolic patterns, there are tendencies among the substances studied to form clustersaccording their pharmacological classes. Although more studies have to be performed in thisarea it has been showed that there are possibilities to determine which pharmacological class asubstance belongs to by examining the morphological and metabolic patterns.

Asthma ist eine Erkrankung die das komplette Immunsystems involviert, ein System so komplex, dass es sich nur unzureichend in-vitro studieren lässt. Daher haben sich Mausmodelle als ein unverzichtbares Werkzeug in der präklinischen Asthmaforschung etabliert. Da es sich weiterhin bei Asthma um eine Erkrankung handelt, die durch eine schnelle Änderung der Symptome gekennzeichnet ist, wäre longitudinale vorzugsweise nicht-invasive Bildgebung, insbesondere bei der Entwicklung und Bewertung neuer Therapiekonzepte von großem Interesse. Nachteilig hingegen ist, dass die Darstellung der Mauslunge in der Praxis auf Grund der Größe des Organs und, im Falle einer in vivo Bildgebung, durch die Bewegung des Brustkorbes sich als äußerst schwierig herausstellt. Die Vielzahl der Luft-Gewebe-Grenzflächen erzeugt starke Streuung in der optischen Bildgebung, der große Hohlraum der Lunge verursacht Suszeptibilitätsartefakte bei der MRT und die Rippen erschweren eine Ultraschallbildgebung. Aus diesen Gründen besteht ein großer Bedarf an neuen Bildgebungsverfahren, um die durch Asthma verursachten anatomischen, funktionalen und molekularen Veränderungen darstellen zu können. Um die Schwierigkeiten in der Lungenbildgebung bei Mäusen zu umgehen, habe ich mich auf drei wesentliche Bildgebungsstrategien fokussiert: A) anatomische Bildgebung durch “inline free propagation phase contrast computed tomography”, B) direkte Messung der Lungenfunktion durch “low dose planar cinematic x-ray imaging” und C) funktionale Bildgebung mit Hilfe der „near infrared fluorescence imaging“ in Kombination mit Antikörpern, die mit einem Fluoreszenzfarbstoff markiert wurden, oder “smart probes”, die in Gegenwart von Entzündungen aktiviert werden. Durch die Anwendung von “phase contrast computed tomography” für die anatomische Bildgebung war ich in der Lage morphologische Veränderung des Lungengewebes zu quantifizieren, indem ich lokal das Verhältnis zwischen Weichgewebe und Luft, das Zusammenziehen der Luftwege sowie das Anschwellen der Bronchialwände im asthmatischen Lungengewebe ausgewertet habe. Diese Parameter erlaubten es zwischen Mäusen von Asthmamodellen unterschiedlicher Schweregrade, therapierten und gesunden Mäusen zu unterscheiden. Zusätzlich ermöglichte diese Technik die Darstellung intra-tracheal applizierter Bariumsulfat markierter Makrophagen im Lungengewebe. Dies stellt meines Wissens die erste Kombination einer funktionalisierten Kontrastierung und hochauflösender Lungenbildgebung mittels CT unter in vivo ähnlichen Bedingungen dar. Um diese Ergebnisse mit dem Grad der asthmabedingten Kurzatmigkeit zu korrelieren, habe ich eine einfache und verlässige Methode entwickelt die es, basierend auf 2D Röntgen-videos niedriger Röntgendosis (~6,5mGy) erlaubt, in narkotisierten Mäusen die Lungenfunktion zu bewerten. Mit Hilfe dieser neuen Methode gelang es mir charakteristische Unterschiede in der Lungenfunktion von asthmatischen, therapierten und gesunden Mäusen in vivo über die Zeit nachzuweisen, und diese Resultate mit den Ergebnissen von CT und Histologie zu korrelieren. Das Verfahren wird derzeit von mir für die Anwendung an frei beweglichen und nicht narkotisierten Mäusen weiterentwickelt. Dies sollte zu einer deutlichen Stressreduktion für die Maus bei der Untersuchung führen und somit, vor allem in Asthma, im Gegensatz zu etablierten Verfahren wie Plethysmographie, die Erhebung validerer Messdaten erlauben. Mit Hilfe von „near infrared fluorescence imaging“ konnten wir in vivo und longitudinal erfolgreich verschiedene durch Asthma ausgelöste molekulare Veränderungen in der Mauslunge verfolgen. Erstens erlaubte die Verwendung einer neuen Polyglyzerol Probe mit dendritischer Struktur (MN2012) die spezifisch an Selektine bindet, die Darstellung der durch Asthma verursachten Entzündung der Lunge. Im Zuge dessen konnten wir nachweisen, dass sich MN2012  zur Darstellung von Enzymkinetiken bei Entzündungsreaktionen durch eine schnellere Kinetik und höher Spezifität als kommerziell erhältliche Proben auszeichnet. Zweitens haben wir gezeigt, dass in Kombination mit einem Fluoreszenz markiertem Antikörper gegen SiglecF, einem Antigen das hauptsächlich auf Eosinophilen exprimiert ist, Eosinophilie in asthmatischen Mäusen verfolgt und der Effekt einer Dexamethason Behandlung  ebenso dargestellt werden kann. Drittens konnten wir den Verbleib inhalierter fluoreszierender Nanopartikel in der Lunge der Maus in vivo untersuchen und dabei nachweisen, dass diese hauptsächlich von endogenen Makrophagen im Lungengewebe aufgenommen werden. Alle diese Techniken wurden gegeneinander und mittels histologischer Analyse und Fluoreszenzmikroskopie korreliert und validiert.  Zusammenfassend bilden die in meiner Dissertation entwickelten Lungenbildgebungsstrategien für Asthmamausmodelle eine Bildgebungsplattform, um sowohl spezifische Effekte in asthmatischen Mäusen unterschiedlichen Schweregrades als auch die Auswirkungen neuer Therapien abzubilden und im Detail zu untersuchen.

Asthma ist eine Erkrankung die das komplette Immunsystems involviert, ein System so komplex, dass es sich nur unzureichend in-vitro studieren lässt. Daher haben sich Mausmodelle als ein unverzichtbares Werkzeug in der präklinischen Asthmaforschung etabliert. Da es sich weiterhin bei Asthma um eine Erkrankung handelt, die durch eine schnelle Änderung der Symptome gekennzeichnet ist, wäre longitudinale vorzugsweise nicht-invasive Bildgebung, insbesondere bei der Entwicklung und Bewertung neuer Therapiekonzepte von großem Interesse. Nachteilig hingegen ist, dass die Darstellung der Mauslunge in der Praxis auf Grund der Größe des Organs und, im Falle einer in vivo Bildgebung, durch die Bewegung des Brustkorbes sich als äußerst schwierig herausstellt. Die Vielzahl der Luft-Gewebe-Grenzflächen erzeugt starke Streuung in der optischen Bildgebung, der große Hohlraum der Lunge verursacht Suszeptibilitätsartefakte bei der MRT und die Rippen erschweren eine Ultraschallbildgebung. Aus diesen Gründen besteht ein großer Bedarf an neuen Bildgebungsverfahren, um die durch Asthma verursachten anatomischen, funktionalen und molekularen Veränderungen darstellen zu können. Um die Schwierigkeiten in der Lungenbildgebung bei Mäusen zu umgehen, habe ich mich auf drei wesentliche Bildgebungsstrategien fokussiert: A) anatomische Bildgebung durch “inline free propagation phase contrast computed tomography”, B) direkte Messung der Lungenfunktion durch “low dose planar cinematic x-ray imaging” und C) funktionale Bildgebung mit Hilfe der „near infrared fluorescence imaging“ in Kombination mit Antikörpern, die mit einem Fluoreszenzfarbstoff markiert wurden, oder “smart probes”, die in Gegenwart von Entzündungen aktiviert werden. Durch die Anwendung von “phase contrast computed tomography” für die anatomische Bildgebung war ich in der Lage morphologische Veränderung des Lungengewebes zu quantifizieren, indem ich lokal das Verhältnis zwischen Weichgewebe und Luft, das Zusammenziehen der Luftwege sowie das Anschwellen der Bronchialwände im asthmatischen Lungengewebe ausgewertet habe. Diese Parameter erlaubten es zwischen Mäusen von Asthmamodellen unterschiedlicher Schweregrade, therapierten und gesunden Mäusen zu unterscheiden. Zusätzlich ermöglichte diese Technik die Darstellung intra-tracheal applizierter Bariumsulfat markierter Makrophagen im Lungengewebe. Dies stellt meines Wissens die erste Kombination einer funktionalisierten Kontrastierung und hochauflösender Lungenbildgebung mittels CT unter in vivo ähnlichen Bedingungen dar. Um diese Ergebnisse mit dem Grad der asthmabedingten Kurzatmigkeit zu korrelieren, habe ich eine einfache und verlässige Methode entwickelt die es, basierend auf 2D Röntgen-videos niedriger Röntgendosis (~6,5mGy) erlaubt, in narkotisierten Mäusen die Lungenfunktion zu bewerten. Mit Hilfe dieser neuen Methode gelang es mir charakteristische Unterschiede in der Lungenfunktion von asthmatischen, therapierten und gesunden Mäusen in vivo über die Zeit nachzuweisen, und diese Resultate mit den Ergebnissen von CT und Histologie zu korrelieren. Das Verfahren wird derzeit von mir für die Anwendung an frei beweglichen und nicht narkotisierten Mäusen weiterentwickelt. Dies sollte zu einer deutlichen Stressreduktion für die Maus bei der Untersuchung führen und somit, vor allem in Asthma, im Gegensatz zu etablierten Verfahren wie Plethysmographie, die Erhebung validerer Messdaten erlauben. Mit Hilfe von „near infrared fluorescence imaging“ konnten wir in vivo und longitudinal erfolgreich verschiedene durch Asthma ausgelöste molekulare Veränderungen in der Mauslunge verfolgen. Erstens erlaubte die Verwendung einer neuen Polyglyzerol Probe mit dendritischer Struktur (MN2012) die spezifisch an Selektine bindet, die Darstellung der durch Asthma verursachten Entzündung der Lunge. Im Zuge dessen konnten wir nachweisen, dass sich MN2012  zur Darstellung von Enzymkinetiken bei Entzündungsreaktionen durch eine schnellere Kinetik und höher Spezifität als kommerziell erhältliche Proben auszeichnet. Zweitens haben wir gezeigt, dass in Kombination mit einem Fluoreszenz markiertem Antikörper gegen SiglecF, einem Antigen das hauptsächlich auf Eosinophilen exprimiert ist, Eosinophilie in asthmatischen Mäusen verfolgt und der Effekt einer Dexamethason Behandlung  ebenso dargestellt werden kann. Drittens konnten wir den Verbleib inhalierter fluoreszierender Nanopartikel in der Lunge der Maus in vivo untersuchen und dabei nachweisen, dass diese hauptsächlich von endogenen Makrophagen im Lungengewebe aufgenommen werden. Alle diese Techniken wurden gegeneinander und mittels histologischer Analyse und Fluoreszenzmikroskopie korreliert und validiert.  Zusammenfassend bilden die in meiner Dissertation entwickelten Lungenbildgebungsstrategien für Asthmamausmodelle eine Bildgebungsplattform, um sowohl spezifische Effekte in asthmatischen Mäusen unterschiedlichen Schweregrades als auch die Auswirkungen neuer Therapien abzubilden und im Detail zu untersuchen.