Neues Mikroskop öffnet die Nanoumgebung
Das Ziel des DR-NANO-Projekts (Depth-resolved optical nanoscopy) war die Entwicklung eines Fluoreszenzmikroskops, das in der Lage ist, Soft-Biomaterialien zu studieren und biologische Bildgebung durchzuführen. Dies wurde durch die Schaffung eines Nanoumgebungsfluoreszenzmikroskops erreicht, das in der Lage ist, Visualisierung unterhalb der Beugungsgrenze in dicken Proben durchzuführen. Herkömmliche Fluoreszenzmikroskopie-Techniken, wie die konfokale und Zwei-Photonen-Mikroskopie, besitzen nicht die gewünschte räumliche Auflösung, die für die Messung auf der Nanoskala erforderlich ist. Allerdings erlaubten Techniken, die auf State-of-the-art höchstauflösender optischer 3D-Mikroskopie basieren, die begrenzte Durchdringung bis zu einer Tiefe von weniger als 5 Mikrometern. Forscher entwickelten daher ein neues Mikroskop, das auf der Beleuchtung einer begrenzten Schicht in einer Probe und 4Pi- Detektion der emittierten Fluoreszenz basiert. Dies ermöglichte die Lokalisierung von Fluoreszenzsonden in drei Dimensionen von bestimmten Schichten in der Probe. Beleuchtung und Detektion im Mikroskop wurden entwickelt, getestet und tiefenaufgelöst. Die zweidimensionale Bildgebung und Verfolgung von Fluoreszenzsonden wurde in dicken Biogelen und F-Actin-Lösungen unter Verwendung eines multiplen Partikelverfolgungsrahmens, der für das Projekt einzigartig ist, nachgewiesen. Das neue Mikroskop wurde auch verwendet, um die Verwendung von photoaktivierbaren fluoreszierenden Molekülen für Nanoimaging in dicken Proben zu testen. Dies erfolgte in Kombination mit dem molekularen Lokalisierungsalgorithmus, der im Projekts entwickelt wurde. Schließlich untersuchten die Wissenschaftler die Leistung des 4Pi Schutzwegs des Mikroskops im Hinblick auf die axiale Lokalisierung, die eine 13-nm-axialen Lokalisierungsgenauigkeit aufwies. Dies erwies sich als vielversprechend für die Bildgebung unterhalb der Beugungsgrenze und die Verfolgung in dicken Proben in drei Dimensionen. Das vom Projektteam entwickelte Mikroskop repräsentiert ein neues Untersuchungsinstrument für das detaillierte Studium der Nanoumgebung komplexer Materialien. Es wird neue Möglichkeiten für die präzise Messung der unterschiedlichen Struktur und mechanischen Eigenschaften von weicher Materie bei erweiterten Tiefen öffnen. DR-NANO wird letztlich die Entwicklung von überlegenen Biomaterialien und Nanomedizinischen Therapien unterstützen und damit einen Beitrag zur europäischen Exzellenz und Wettbewerbsfähigkeit auf dem wichtigen Gebiet der optischen Nanobildgebung leisten.
Schlüsselbegriffe
Fluoreszenz-Mikroskop, DR-NANO, Soft-Biomaterialien, sub-Beugungsgrenze Visualisierung, Fluoreszenzsonden, nanoimaging, 4Pi, nanomedizinische Therapien
