Schneiden ganz ohne Klinge, und das auf den Tausendstel Millimeter genau – für
Prof. Dr. Alexander Heisterkamp von der Friedrich-Schiller-Universität Jena ist
das ganz alltäglich. Dafür nutzt der neu ernannte Professor für Angewandte
Physik und Optik der Ophthalmologie hochpräzise gepulste Lasersysteme. Diese
kommen als Operationswerkzeuge in der Medizin zum Einsatz, vor allem in der
Augenheilkunde. „Seit einigen Jahren hat sich das Feld der sogenannten
refraktiven Hornhautchirurgie enorm entwickelt“, sagt Laserspezialist Prof.
Heisterkamp. Damit lassen sich Kurz- und Weitsichtigkeit sowie
Hornhautverkrümmungen korrigieren, ohne dass ein Skalpell das empfindliche
Gewebe berühren muss.
„Das Besondere an diesen Lasern ist, dass sie ihre
Energie in extrem kurzen Pulsen von wenigen hundert Femtosekunden abgeben“,
erläutert der 39-jährige Physiker. Eine Femtosekunde ist die unvorstellbar kurze
Zeitspanne einer Billiardstel Sekunde. „Dadurch kann sich praktisch keine Wärme
entwickeln und das umliegende Gewebe nimmt keinerlei Schaden.“
Schon
während seiner Promotionszeit an der Universität Hannover, wo er auch sein
Physikstudium absolviert hat, entwickelte Alexander Heisterkamp im Rahmen eines
gemeinsamen Forschungsprojekts mit der Jenaer Zeiss Meditec AG ein solches
Lasersystem mit, das inzwischen in der Behandlung von Fehlsichtigkeit zum
Einsatz kommt. Nach der Promotion im Jahr 2002 wechselte der Physiker mit einem
Stipendium der Deutschen Forschungsgemeinschaft an die renommierte Harvard
University. Sein Ziel dort: mit dem Laser noch detailierter nicht nur Gewebe
sondern einzelne Zellen und Zellbestandteile zu bearbeiten, um „gezielt Moleküle
in Zellen einzubringen und so deren Eigenschaften zu verändern.“ Der Laser dient
dazu, die Membran von Zellen durchlässig zu machen. Auf diese Weise lassen sich
etwa DNA-Moleküle, die genetische Informationen enthalten, in Zellen
einschleusen und so deren Eiweißexpression verändern. „Dadurch können
ausdifferenzierte Zellen zu stammzellähnlichen Zellen programmiert werden, die
sich anstelle von embryonalen Stammzellen verwenden lassen“, sagt Prof.
Heisterkamp.
Anwendung findet diese Methode heute bereits in der
regenerativen Medizin, wie der gebürtige Münsteraner weiß. Als er 2006 als
Juniorprofessor für Biophotonik an die Universität Hannover zurückkehrte,
entwickelte er u. a. laserbasierte Verfahren zur Erzeugung solcher
stammzellähnlichen Zellen weiter. 2009 wurde er als ordentlicher Professor für
Biophotonik der Uni Hannover berufen, bevor er in diesem Wintersemester dem Ruf
an die Friedrich-Schiller-Universität Jena folgte.
Hier wird sich der
sportliche Wissenschaftler, der in seiner Freizeit gerne klettert, Rad fährt und
schwimmt, neben der Lasermanipulation von Zellen auch seinem zweiten Schwerpunkt
der laserbasierten Bildgebung widmen. Auch dabei spielt für Prof. Heisterkamp
das menschliche Auge eine zentrale Rolle. So will er in den kommenden Jahren
etwa adaptive optische Systeme für die Bildgebung in der Augenheilkunde
etablieren. „Es gibt noch Vieles im Sehprozess, was wir noch nicht exakt
verstehen“, erläutert Heisterkamp sein Interesse daran. Andererseits ließen sich
mit solchen Verfahren künftig vielleicht auch Krankheiten, wie Alzheimer,
diabetische oder altersbedingte Veränderungen der Netzhaut frühzeitig am Auge
diagnostizieren. „Die Netzhaut gehört zum Nervengewebe und ist ein direktes
Fenster in unser Gehirn“, macht Heisterkamp das Potenzial solcher bildgebender
Methoden deutlich.
Dafür will der zweifache Familienvater nicht nur seine
forschenden Fachkollegen sondern auch die Jenaer Studierenden begeistern. Die
bekommen in seinen Vorlesungen nicht einfach aktuelles „Lehrbuchwissen“
präsentiert, sondern sollen sich interaktiv ein physikalisches Grundverständnis
aneignen. „Das passiert z. B., wenn sie sich untereinander über konkrete
Phänomene austauschen oder diese ihren Kommilitonen mit eigenen Argumenten
erklären müssen“, erläutert der engagierte Hochschullehrer das Prinzip der „peer
instructions“, auf die er seine Lehre aufbauen möchte.
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