F er for Fluoresence og Fluor:Nye farvestoffer til optisk nanoskopi

(PhysOrg.com) -- Billeddannelsen af ​​levende celler på molekylært niveau var knap en drøm for tyve år siden. I dag, imidlertid, denne drøm er tæt på at blive til virkelighed.

I Max Planck Institute for NanoBiophotonics i Göttingen, Stefan Hell (modtager af Otto Hahn -prisen i 2009) har udviklet fluorescensmikroskopimetoder til at observere objekter på nanoskalaen og sammen med hans kolleger Vladimir Belov og Christian Eggeling er der blevet realiseret en ny serie af fotostabile farvestoffer, der kan bruges som fluorescerende markører, som rapporteret i en forsidehistorie i Kemi -- Et europæisk tidsskrift .

I løbet af de sidste to årtier har Stefan Hell og hans gruppe revolutioneret mikroskopikunsten ud over grænser, der menes at have været ubrydelig. På grund af lysets bølgeegenskaber (diffraktion), opløsningen af ​​et optisk mikroskop er begrænset til objektdetaljer på ca. 0,2 mikrometer. Fysikkens love så ud til at forbyde billeddannelsesdetaljer ud over denne grænse. Stefan Hell så ud over denne begrænsning og for omkring femten år siden blev hans vision konkret; han udviklede en metode til at observere objekter på nanometerskalaen ved sekventielt at slukke for fluorescensen af ​​nærliggende molekyler ved stimuleret emission, en teknik kendt som STED nanoskopi.

Følsomheden af ​​denne teknik afhænger af lysstyrken af ​​de anvendte fluorescensmarkører, og deres fotostabilitet er også af stor betydning. NanoBiophotonics-gruppen har haft held med at syntetisere en række meget fotostabile og meget fluorescerende farvestoffer. Disse forbindelser udsender grønt og orange lys og er baseret på fluorderivater af det velkendte Rhodamine farvestof. Brugen af ​​disse farvestoffer i STED nanoskopi fører til billeder af høj kvalitet med hensyn til lysstyrke og signal-til-baggrundsforhold; yderligere er opløsningen i forhold til mere traditionelle optiske mikroskoper væsentligt forbedret, hvilket giver mere detaljerede strukturelle oplysninger.

Disse rhodamin-baserede fluorderivater er endnu mere specielle på grund af deres alsidighed. Forbindelserne er tilgængelige i hydrofile og lipofile former, og med inklusion af aminoreaktive grupper, de kan let bindes til antistoffer eller andre biomolekyler i løbet af standardmærknings- og immunfarvningsprocedurer. Gruppen demonstrerer, at disse nye farvestoffer er i stand til at krydse cellulære membraner og nå det indre af levende celler, hvilket kan føre til nye mærkningsstrategier for biologiske systemer. Alle øjne er nu på Göttingen for at se, hvor langt optisk nanoskopi kan gå.