Nyt farvestof tillader super-billeddannelse af celler

Et nyt farvestof kan give forskere mulighed for at se naturlige processer i ekstremt små komponenter af levende celler over en længere periode; en tidligere uopnåelig bedrift.

Optisk mikroskopi giver forskere mulighed for at se og skelne mellem objekter, der er omkring 200 nanometer (nm) fra hinanden. Sammenlignet med, et menneskehår er omkring 90, 000 nm tyk. Desværre, de fleste genstande af interesse i biologi, såsom organeller i celler og proteiner, er meget mindre end 200 nm.

Biologer har ledt efter måder at forbedre opløsningen af ​​mikroskoper, banebrydende inden for superopløsningsmikroskopi. Stimulated emission depletion (STED) mikroskopi er en sådan forbedring:en lyskilde fokuserer på et interessepunkt, mens den omgivende zone holdes i mørke og nedtones, så at sige, ved hjælp af en speciel laser til at danne en baggrund uden forstyrrelser. Denne teknik er fluorescens-baseret, ved at bruge specielle farvestoffer til at mærke cellerne eller strukturerne af interesse.

STED mikroskopi er meget effektiv, tillader forskere at opdage objekter, der kun er titalls nanometer fra hinanden. Imidlertid, det kommer med sit eget sæt af udfordringer:vigtigst af alt, at den specielle laser, der bruges til at dæmpe baggrunden, er, kontraintuitivt, meget intens. Ikke mange farvestoffer kan modstå denne intensitet uden at miste fluorescens så hurtigt, at der kun kan tages få billeder, hvilket er alt for hurtigt til forskernes behov.

Professor Shigehiro Yamaguchi og professor Tetsuya Higashiyama fra Institute of Transformative Bio-Molecules ved Nagoya University i Japan har udviklet et farvestof, kaldet C-Naphox, at, takket være en kulstofbundet struktur, er meget stabil og dæmpes ikke selv under de barske forhold ved STED-mikroskopi. Det er også ikke-giftigt, så det kan bruges i levende celler.

Forskerne fandt ud af, at farvestoffet forblev stabilt efter to timers bestråling. Når man tager flere billeder efter hinanden - en vigtig del af superopløsningsmikroskopi, da det giver forskere mulighed for at følge levende celler, der gennemgår deres naturlige processer over tid - fandt holdet, at C-Naphox forblev stabil efter fem billeder. Selv efter at have taget 50 billeder, mere end 80 procent af C-Naphox-signalet var tilbage. Sammenlignet med, en af ​​de bedste muligheder tilgængelige kommercielt, en forbindelse kaldet Alexa 488, dæmpet næsten til usynlighed efter kun at have taget fem billeder. Når først er bredt tilgængelig, C-Naphox skulle muliggøre forlænget optagelse af levende celler ved hjælp af STED-mikroskopi; en tidligere uopnåelig bedrift.