Baggrundsundertrykkelse for lysopløselig lysmikroskopi

Forskere fra Karlsruhe Institute of Technology (KIT) har udviklet en ny fluorescensmikroskopimetode:STEDD (Stimulation Emission Double Depletion) nanoskopi producerer billeder med højeste opløsning med undertrykt baggrund. Den nye metode giver en forbedret billedkvalitet, hvilket er fordelagtigt ved analyse af tredimensionelle, tæt arrangerede subcellulære strukturer. STEDD, en videreudvikling af STED -metoden, er nu præsenteret i Natur fotonik .

Optisk mikroskopi anvendes bredt i biovidenskabssektoren. Blandt andre, det bruges til minimalt invasivt at undersøge levende celler. Opløsning af konventionel lysmikroskopi, imidlertid, er begrænset til halvdelen af ​​lysets bølgelængde, dvs. omkring 200 nm, sådan at de fineste cellulære strukturer sløres i billedet. I de sidste år, forskellige nanoskopimetoder blev udviklet, som overvinder diffraktionsgrænsen og producerer billeder med højeste opløsning. Stefan W. Hell, Eric Betzig, og William Moerner fik Nobelprisen i kemi for deres nanoskopimetoder i 2014. Nu, forskere fra Karlsruhe Institute of Technology (KIT) har forfinet nanoskopimetoden STED (Simulated Emission Depletion) udviklet af Helvede ved at ændre billedoptagelse på en måde, hvor baggrunden undertrykkes effektivt. Den resulterende forbedrede billedkvalitet er særlig fordelagtig til kvantitativ dataanalyse af tredimensionelle, tæt arrangerede molekyler og cellestrukturer. Den nye nanoskopimetode ved navn STEDD (Stimulated Emission Double Depletion) udviklet af teamet af professor Gerd Ulrich Nienhaus fra KIT's Institute of Applied Physics (APH) og Institute of Nanotechnology (INT) præsenteres i Natur fotonik .

Ved fluorescensmikroskopi, prøven, der skal undersøges, scannes med en stærkt fokuseret lysstråle for at få farvestofmolekyler til at udsende fluorescenslys. Lyskvanten er registreret pixel for pixel for at opbygge billedet. I STED nanoskopi, excitationsstrålen, der bruges til scanning, overlappes af en anden stråle, den såkaldte STED-stråle. Dens lysintensitet er placeret omkring excitationsstrålen. I centrum, det er nul. I øvrigt, STED -strålen forskydes mod højere bølgelængder. STED -strålen bruger den fysiske effekt, der blev beskrevet første gang af Albert Einstein for 100 år siden, nemlig, stimuleret emission, at slukke fluorescerende excitation overalt, undtagen i midten, hvor STED -strålen har nul intensitet. På denne måde, excitation er begrænset, og et skarpere lyspunkt resulterer i scanning. Det meget opløste STED -billede, imidlertid, har altid en baggrund med lav opløsning, hvilket skyldes ufuldstændig stimuleret udtømning og fluorescens -excitation af selve STED -strålen.

Teamet i Gerd Ulrich Nienhaus har nu udvidet denne STED -metode med endnu en STED -stråle. STED2 -strålen følger STED -strålen med en vis tidsforsinkelse og eliminerer det nyttige signal i midten, sådan, at kun baggrundsopvarmning er tilbage. "STED -metoden er baseret på optagelse af to billeder, "Professor Nienhaus forklarer." Fotoner registreret før og efter ankomsten af ​​STED2 -strålen bidrager til det første og andet billede, henholdsvis. "Det andet billede, der kun indeholder baggrund, fratrækkes pixel for pixel, med en bestemt vægtfaktor, fra det første billede, der indeholder det nyttige signal plus baggrund. Resultatet er et baggrundsfrit billede med højeste opløsning.