Eine lichtmikroskopische Charakterisierung komplexer dynamischer Prozesse in und zwischen Zellen in einem 3-dimensionalen Kontext ist derzeit noch eine Domäne relativ teurer konfokaler Laserscanning Mikroskope. Durch die Entwicklung einer 3-D Reader Plattform, die auf neuartigen Technologieansätzen basiert, will der Forschungsverbund „3 D Tissue-Screen“ den Leistungsstand gegenwärtiger High-end-3-D-Mikroskope übertreffen und zugleich ein deutlich kostengünstigeres Produkt konzipieren. Mögliche Anwendungsfelder der technischen Innovation liegen im medizinischen und ökologischen Bereich. 

Sowohl das menschliche Genom als auch die Genome repräsentativer eukaryotischer Organismen liegen mittlerweile komplett sequenziert vor. Ziel der molekularbiologischen Forschung ist es nunmehr, auf dieser Basis ein Verständnis der komplexen zellulären Funktionen zu erarbeiten, die über Gesundheit oder Krankheit eines Organismus entscheiden. Hierfür ist es erforderlich, die funktionelle Organisation der relevanten Moleküle zu untersuchen und sie als Elemente komplexer Netzwerke und Interaktionen zu begreifen. Eine solche Charakterisierung ist jedoch nur anhand der Untersuchung lebender Zellen möglich und erfordert eine dreidimensionale Betrachtungsweise.

Bisherige Verfahren zur fluoreszenzoptischen 3-D Charakterisierung von lebenden Zellen basieren entweder auf konfokalen Laserscanning Technologien oder sie setzen eine Nipkowscheibe ein und benutzen CCD-Kameras. Beide Systeme sind jedoch nur als Ergänzungen konventioneller Mikroskope konzipiert und haben den Nachteil, dass sie sehr aufwendig, teuer und gewöhnlich nicht für einen hohen Probendurchsatz ausgelegt sind. Zudem eignen sich konfokale Laserscanning Mikroskope für einen Einsatz in einer medizinisch-klinischen Umgebung eher schlecht. Und auch im Bereich der Biotechnologie, wo es gilt, große, nur mittels Automatisierung zugängliche Datenmengen zu gewinnen und zu verarbeiten, haben sie sich als wenig tauglich erwiesen.

Vor diesem Hintergrund möchte der Forschungsverbund 3-D- Tissue-Screen, an dem unter anderem die TILL Photonics GmbH, die TOPTICA Photonics AG, die Arivis GmbH und die PicoQuant GmbH sowie drei deutsche Universitäten beteiligt sind, Konzepte für eine auf einen hohen Durchsatz ausgerichtete 3-D-Reader-Plattform erarbeiten. Hierfür entwickeln die Forscher neuartige Technologieansätze, die sie mit bereits etablierten, bisher jedoch extrem aufwendigen Technologien kombinieren möchten. Ziel ist es, den Leistungsstand gegenwärtiger High-end 3-D-Mikroskope zu erreichen oder sogar noch zu übertreffen.

Die Plattform-Technologie, an der die Kooperationspartner des Forschungsverbundes arbeiten, basiert auf neuartigen Detektor- und Faserlasertechnologien, mit deren Hilfe sich  die Empfindlichkeit  bis in den Bereich der Einzelmolekül-Detektion verbessern soll. Mittels einer hohen spektralen Ausflösung gilt es die Selektivität zu steigern. Durch schnelle Scanverfahren und den gelegentlichen Einsatz einer Paralleldetektion wollen die Wissenschaftler den Probendurchsatz erhöhen. Einbezogen werden sollen außerdem digital-holographische 3D-Messverfahren, die dazu dienen, den Kontrast, die Auflösung und die Geschwindigkeit zu steigern (high content high throughput screening).

Von den Forschungsergebnissen des Verbundes sollen eine Vielzahl von Anwendern im medizinischen und industriellen Bereich profitieren. Mögliche Anwendungsfelder wären Untersuchungsverfahren im Bereich von  Herzmuskelzellkulturen und der Blasenendoskopie aber auch 3-D-Gewebeuntersuchungen an Pflanzenwurzelzellen zur umweltfreundlichen Schädlingsbekämpfung.

Die Kooperationspartner des Verbundes planen eine über das Projektende im Jahr 2009 hinausgehende Zusammenarbeit, bei der es um eine permanente Weiterentwicklung und neue Kombination aller im Projekt erforschten Technologien gehen soll.