Forskare vid Karlsruhe Institute of Technology (KIT) har utvecklat en ny fluorescensmikroskopimetod:STEDD (Stimulation Emission Double Depletion) nanoskopi producerar bilder med högsta upplösning med undertryckt bakgrund. Den nya metoden ger en förbättrad bildkvalitet, vilket är fördelaktigt vid analys av tredimensionella, tätt arrangerade subcellulära strukturer. STEDD, en vidareutveckling av STED -metoden, presenteras nu i Nature Photonics .

Optisk mikroskopi används i stor utsträckning inom biovetenskapssektorn. Bland andra, den används för att minimalt invasivt undersöka levande celler. Upplösning av konventionell ljusmikroskopi, dock, är begränsad till hälften av ljusets våglängd, dvs cirka 200 nm, så att de finaste cellulära strukturerna suddas ut i bilden. Under de senaste åren har olika nanoskopimetoder utvecklades som övervinner diffraktionsgränsen och ger bilder med högsta upplösning. Stefan W. Hell, Eric Betzig, och William Moerner fick Nobelpriset i kemi för sina nanoskopimetoder 2014. Nu, forskare vid Karlsruhe Institute of Technology (KIT) har förfinat nanoskopimetoden STED (Simulated Emission Depletion) som utvecklats av Hell genom att modifiera bildförvärv på ett sätt som bakgrunden undertrycks effektivt. Den resulterande förbättrade bildkvaliteten är särskilt fördelaktig för kvantitativ dataanalys av tredimensionella, tätt arrangerade molekyler och cellstrukturer. Den nya nanoskopimetoden STEDD (Stimulated Emission Double Depletion) utvecklad av teamet av professor Gerd Ulrich Nienhaus från KIT's Institute of Applied Physics (APH) och Institute of Nanotechnology (INT) presenteras i Nature Photonics .

I fluorescensmikroskopi, provet som ska studeras skannas med en starkt fokuserad ljusstråle för att få färgmolekyler att avge fluorescensljus. Ljuskvanta registreras pixel för pixel för att bygga upp bilden. I STED nanoskopi, excitationsstrålen som används för skanning överlappar en annan stråle, den så kallade STED-strålen. Dess ljusintensitet ligger runt excitationsstrålen. I mitten, det är noll. Dessutom, STED -strålen förskjuts mot högre våglängder. STED -strålen använder den fysiska effekt som först beskrevs av Albert Einstein för 100 år sedan, nämligen, stimulerad utsläpp, för att stänga av fluorescerande excitation överallt, utom i mitten där STED -strålen har nollintensitet. På det här sättet, excitation är begränsad och en skarpare ljuspunkt resulterar i skanning. Den högupplösta STED -bilden, dock, har alltid en bakgrund med låg upplösning, vilket beror på ofullständig stimulerad utarmning och fluorescens -excitation av själva STED -strålen.

Teamet på Gerd Ulrich Nienhaus har nu utökat denna STED -metod med ytterligare en STED -stråle. STED2 -strålen följer STED -strålen med en viss tidsfördröjning och eliminerar den användbara signalen i mitten, så att endast bakgrundsexcitation återstår. "STED -metoden bygger på att spela in två bilder, "Professor Nienhaus förklarar." Fotoner registrerade före och efter ankomsten av STED2 -strålen bidrar till den första och andra bilden, "Den andra bilden som endast innehåller bakgrund subtraheras pixel för pixel, med en specifik viktfaktor, från den första bilden som innehåller den användbara signalen plus bakgrunden. Resultatet är en bakgrundsfri bild med högsta upplösning.