Kaffee als Kontrastmittel-Ersatz in der Elektronenmikroskopie

Damit die Gewebestrukturen von biologischen Proben unter dem Elektronenmikroskop gut erkennbar sind, werden sie mit einem Kontrastmittel behandelt. Das Standardmittel hierfür ist Uranylacetat. Diesen hochgiftigen und radioaktiven Stoff dürfen jedoch einige Labore aus Sicherheitsgründen nicht verwenden. Ein Forschungsteam am Institut für Elektronenmikroskopie und Nanoanalytik der TU Graz (FELMI-ZFE) hat nun eine umweltfreundliche Alternative gefunden: gewöhnlichen Espresso. Bilder der damit behandelten Proben hatten eine ebenso gute Qualität wie Aufnahmen von Vergleichsproben, bei denen Uranylacetat zum Einsatz kam. Diese Erkenntnisse haben die Forschenden im Fachmagazin Methods veröffentlicht.

Kaffeeflecken als Inspiration

„Auf die Idee, Espresso als Kontrastmittel zu verwenden, haben mich die kreisrunden eingetrockneten Flecken in vergessenen Kaffeetassen gebracht“, sagt Claudia Mayrhofer, die am Institut für die Ultramikrotomie zuständig ist: Sie schneidet als Vorbereitung Gewebeproben in hauchdünne Scheiben und fixiert sie auf Probenträgern. Das Kontrastieren erfolgt als letzter Schritt vor der Untersuchung im Elektronenmikroskop. „Erste Versuche haben gezeigt, dass Kaffee biologische Proben anfärbt und für stärkere Kontraste sorgt“, sagt Mayrhofer.

Wie gut Espresso im direkten Vergleich mit Uranylacetat abschneidet, untersuchte Claudia Mayrhofer gemeinsam mit Teamleiterin Ilse Letofsky-Papst und dem Masterstudenten Robert Zandonella. Unter identischen Bedingungen behandelten sie ultradünne Schnitte von Mitochondrien mit verschiedenen Kontrastmitteln und bewerteten die Qualität der Mikroskopaufnahmen mit einer speziellen Bildanalysesoftware. „Espresso hat im Vergleich für sehr gute Kontrastwerte gesorgt, teilweise waren sie sogar besser als beim Uranylacetat“, sagt Claudia Mayrhofer.

Weitere Tests mit unterschiedlichen Gewebearten nötig

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass Kaffee eine ernstzunehmende Alternative zu Uranylacetat ist“, sagt Ilse Letofsky-Papst. Für eine breite Anwendung in der biologischen Elektronenmikroskopie seien jedoch noch weitere Untersuchungen an unterschiedlichen Gewebearten erforderlich.

Publikation: Coffee – a ubiquitous substitute for uranyl acetate in staining of biological ultrathin sections for electron microscopy studies
Autor*innen: Claudia Mayrhofer, Robert Zandonella, Willi Salvenmoser, Ilse Letofsky-Papst
In: Methods (2025)
DOI: 10.1016/j.ymeth.2025.08.009