Geschäftsbericht 2010 - Laser-Laboratorium Göttingen e.V.
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Optische Nanoskopie<br />
Optical Nanoscopy<br />
Farbiger 3D Blick in die intakte Zelle<br />
mit dem 4Pi-SMS-Mikroskop<br />
Die hochauflösende Fluoreszenzmikroskopie<br />
nutzt die spektralen Eigenschaften von<br />
Markermolekülen aus, um das Beugungslimit<br />
zu umgehen. Im Gegensatz zum ensemblebasierten<br />
Ansatz (wie z. B. STED-<br />
Mikroskopie) geschieht dies bei der SMS<br />
(Single Marker Switching)-Mikroskopie auf<br />
Einzelmolekülbasis. Einzelne Marker werden<br />
sequentiell durch zufälliges Anschalten<br />
aus einer Vielzahl von „dunklen“ Markern<br />
herausgegriffen und ihre Position wird aus<br />
ihrem Fluoreszenzbild bestimmt. Das Histogramm<br />
aller bestimmten Markerpositionen<br />
ergibt dann das hochaufgelöste SMS-Bild.<br />
Hierbei stellt insbesondere die axiale Lokalisierung<br />
der Marker eine Herausforderung<br />
dar.<br />
Das 4Pi-SMS-Mikroskop meistert diese,<br />
indem es zur Fluoreszenzdetektion zwei<br />
gegenüberliegende Objektive kohärent<br />
verwendet [Aquino, Nat. Methods]. Eine<br />
Analyse von mindestens drei, mit unterschiedlicher<br />
relativer Phase erzeugten,<br />
Interferenzbildern pro Marker ermöglicht<br />
seine axiale Lokalisation mit sehr hoher<br />
Genauigkeit.<br />
Das 4Pi-SMS-Mikroskop erlaubt eine Lokalisation<br />
besser als 10nm in allen drei Raumrichtungen<br />
und dies über einen ausgedehnten<br />
axialen Bereich von ca. 650 nm.<br />
Zusätzlich bietet es die Möglichkeit, unterschiedliche<br />
Spezies von Markermolekülen,<br />
z.B. spektral, zu unterscheiden.<br />
Veranstaltungen<br />
Multicolor 3D imaging of an intact<br />
cell with the 4Pi-SMS microscope<br />
High resolution fluorescence microscopy<br />
uses the properties of fluorescent markers<br />
to break the diffraction limit. In contrast to<br />
ensemble-based methods (e.g.<br />
STEDmicroscopy), molecules are<br />
manipulated individually in SMS (single<br />
marker switching) microscopy. In this<br />
scheme, single markers are sequentially<br />
selected from a vast amount of “dark”<br />
markers by a stochastic on-switching<br />
process. The position of the “bright”<br />
markers is then calculated from their<br />
fluorescence image. The final<br />
superresolved SMSimage is essentially a<br />
position histogram of all collected marker<br />
positions. Here, the localization in the<br />
dimension along the optic axis poses a<br />
challenge.<br />
The 4Pi-SMS microscope solves this<br />
problem by using two opposing objective<br />
lenses coherently for fluorescence detection<br />
[Aquino, Nat. Methods]. The analysis of at<br />
least three interference patterns for each<br />
marker, each exhibiting a different relative<br />
phase, allows precise axial localization.<br />
The 4Pi-SMS microscope can localize<br />
markers with
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