3D SIM-mikroskop

Sammenligning av oppløsningen av konfokal laserskanning (over) og 3D SIM-mikroskopi (nedenfor). Kjerneporer (anti-NPC, rød), kjernehylster (anti- Lamin B, grønn) og DNA pakket i kromatin ( DAPI , blå) ble farget samtidig i en musecelle. Skalalinjen tilsvarer 1 µm.

Den 3D SIM-mikroskop (engl. 3D strukturert belysning mikroskop ) realiserer en videreutviklet form av lysmikroskopi , oppløsningene utover det Ernst Abbe beskrevet oppløsningsgrensen tillater. Konseptet med 3D SIM-mikroskopi ble først introdusert av Lukosz og Marchand i 1963 og videreutviklet av et team ledet av Mats GL Gustafsson og John W. Sedat ved University of California, San Francisco . Kommersielle versjoner tilbys av Applied Precision som "OMX", av Carl Zeiss som "ELYRA S.1 eller PS.1", og av Nikon som "N-SIM".

Arbeidsprinsipp

3D-SIM-mikroskopi bruker romlig modulert strukturert belysning (hovedsakelig i form av et linjegitter) for fluorescenseksitasjon. Flere bilder av prøven må tas opp her, og belysningsmønsteret i prøven må flyttes fra det ene innspilte bildet til det neste. Dette gjentas for flere nivåer av et 3D-volum. Et bilde av objektet (med økt oppløsning) kan deretter beregnes ut fra disse lagrede råbildene. Økningen i oppløsning er basert på prinsippet om moiré-effekten, med de oppdagede bildene tolkes som en overstilling av det (kjente) lysmønsteret og de (ukjente) objektfrekvensene. Når det gjelder et stripemønster, forskyves faseposisjonen til mønsteret i minst 5 trinn over en periode. Siden stripemønstre bare er modulert i en retning, må råbilder tas opp i minst tre retninger av mønsteret. I motsetning til 2D-SIM-varianter lagres rå 3D-bilder for et helt volum, og bildene av det målte volumet brukes til å beregne et volum med økt oppløsning. Dette betyr at den mikroskopiske oppløsningen kan dobles i alle tre romlige retninger.

makt

Med OMX varierer den oppnåelige oppløsningen fra 105  nm når den belyses med lys med en bølgelengde på 405 nm og opptil 165 nm ved en bølgelengde på 593 nm. Dette halverer den forrige oppløsningsgrensen omtrent 200 nm. Ved hjelp av 3D SIM -Mikroskopi, forskere kunne for første gang se deler av cellekjerneskallet, slik som membraner og porer som ikke kunne sees i et konvensjonelt lysmikroskop; På samme måte kan tidligere usynlige detaljer sees på overflaten av kromosomer .

Fordeler sammenlignet med andre metoder

Selv om en mye høyere oppløsning kan oppnås ved hjelp av elektronmikroskopi , er ikke levende cellemikroskopi og flerfargede bilder mulig med denne metoden. En fordel med 3D SIM-mikroskopi sammenlignet med noen andre nye typer lysmikroskopimetoder utover den klassiske oppløsningsgrensen, er at normale preparater for fluorescensmikroskop kan brukes.

weblenker

Individuelle bevis

  1. ↑ W. Lukosz, M. Marchand: Optisk avbildning, som overskrider den diffraksjonsrelaterte oppløsningsgrensen . I: Optica Acta . 10, nr. 3, 1963, s. 241-255. doi : 10.1080 / 713817795 .
  2. ^ Carl Zeiss MicroImaging GmbH: Superresolution Structured Illumination Microscopy (SR-SIM). White Paper, Carl Zeiss BioSciences, Jena Location 2010 ( PDF ).
  3. ^ MG Gustafsson, L. Shao, PM Carlton et al : Tredimensjonal oppløsningsdobling i bredfeltets fluorescensmikroskopi ved strukturert belysning . I: Biophysical Journal . 94, nr. 12, juni 2008, s. 4957-4970. doi : 10.1529 / biophysj.107.120345 . PMID 18326650 .
  4. ↑ API DeltaVision OMX . Appliedprecision.com. Hentet 23. juni 2010.
  5. ^ Carl Zeiss MicroImaging GmbH: ELYRA Enter the World of Superresolution. Carl Zeiss BioSciences, Jena Location 2011 ( PDF ).
  6. ↑ Nikon N-SIM ( Memento fra 4. mars 2016 i Internet Archive ).
  7. ^ IM Dobbie, E. King, RM Parton, PM Carlton, JW Sedat, JR Swedlow, I. Davis: OMX: A New Platform for Multimodal, Multichannel Wide-Field Imaging . I: Cold Spring Harbour Protocols . August 2011, s. 899-909 , doi : 10.1101 / pdb.top121 , PMID 21807861 .
  8. ↑ L. Schermelleh, PM Carlton, S. Haase et al : Subdiffraction flerfarget avbildning av kjerne periferien med 3D-strukturert belysning mikroskopi . I: Vitenskap . 320, nr. 5881, juni 2008, s. 1332-1336. doi : 10.1126 / science.1156947 . PMID 18535242 .
  9. ^ Carlton PM: Tredimensjonal strukturert belysningsmikroskopi og dens anvendelse på kromosomstruktur . I: Kromosomforskning: et internasjonalt tidsskrift om molekylære, supramolekylære og evolusjonære aspekter av kromosombiologi . 16, nr. 3, 2008, s. 351-365. doi : 10.1007 / s10577-008-1231-9 . PMID 18461477 .