GSD mikroskopie - GSD microscopy

Porovnání rozlišení mezi standardní konfokální mikroskopií a mikroskopií GSD. Vlevo: Konfokální záznam volných pracovních míst v diamantech. Jednotlivé body nelze oddělit. Vpravo: Záznam GSD se stejným místem. Jednotlivá volná místa jsou jasně viditelná. Velikost bodových volných míst, odpovídající rozlišení mikroskopu, je asi 15 nm.

Mikroskopie vyčerpání základního stavu (Mikroskopie GSD) je implementací ROZHODNUTÍ pojem. Metoda byla navržena v roce 1995[1] a experimentálně prokázáno v roce 2007.[2] Jedná se o druhý koncept k překonání difrakční bariéry v optické mikroskopii vzdáleného pole, který publikoval Stefan Hell. Použitím centra pro uvolňování dusíku v diamantech bylo v roce 2009 dosaženo rozlišení až 7,8 nm.[3] To je hluboko pod difrakční limit (~ 200 nm).

Zásada

V mikroskopii GSD se používají fluorescenční markery. V jednom stavu může být marker volně excitován ze základního stavu a spontánně se vrací prostřednictvím emise fluorescenčního fotonu. Pokud je však dodatečně aplikováno světlo vhodné vlnové délky, může být barvivo excitováno do dlouhodobého temného stavu, tj. Do stavu, kdy nedochází k žádné fluorescenci. Dokud je molekula v dlouhodobém temném stavu (např stav tripletů ), nelze jej vzrušit ze základního stavu. Přepínání mezi těmito dvěma stavy (jasným a tmavým) aplikací světla splňuje všechny předpoklady pro ROZHODNUTÍ koncept a zobrazení v měřítku subwavelength scale, a proto lze získat snímky s velmi vysokým rozlišením. Pro úspěšnou implementaci vyžaduje mikroskopie GSD buď speciální fluorofory s vysokým výtěžkem tripletů,[4] nebo odstranění kyslíku pomocí různých montážních médií, jako je Mowiol nebo Vectashield.[2]

Implementace v mikroskopu je velmi podobná implementaci mikroskopie stimulovaného vyčerpání emisí pro buzení a vyčerpání však může pracovat pouze s jednou vlnovou délkou. Použitím vhodného prstencového ohniska pro světlo, které přepíná molekuly do tmavého stavu, lze fluorescenci uhasit na vnější části ohniska. Proto fluorescence stále probíhá pouze ve středu ohniska mikroskopu a prostorové rozlišení se zvyšuje.

Reference

  1. ^ Stefan W. Hell M. Kroug (1995). „Fluorescenční mikroskopie s deplecí základního stavu: koncept prolomení limitu rozlišení difrakce“. Aplikovaná fyzika B: Lasery a optika. 60 (5): 495–497. Bibcode:1995ApPhB..60..495H. doi:10.1007 / BF01081333.
  2. ^ A b Stefan Bretschneider; Christian Eggeling; Stefan W. Hell (2007). „Prolomení difrakční bariéry ve fluorescenční mikroskopii optickým polem“. Dopisy o fyzické kontrole. 98 (5): 218103. Bibcode:2007PhRvL..98u8103B. doi:10.1103 / PhysRevLett.98.218103. hdl:11858 / 00-001M-0000-0012-E125-B. PMID  17677813.
  3. ^ Eva Rittweger; Dominik Wildanger; Stefan W. Hell (2009). „Fluorescenční nanoskopie vzdálených polí barevných center diamantů vyčerpáním základního stavu“ (PDF). EPL. 86 (1): 14001. Bibcode:2009EL ..... 8614001R. doi:10.1209/0295-5075/86/14001.
  4. ^ Andriy Chmyrov; Jutta Arden-Jacob; Alexander Zilles; Karl-Heinz Drexhage; Jerker Widengren (2008). "Charakterizace nových fluorescenčních značek pro mikroskopii s vysokým rozlišením". Fotochemické a fotobiologické vědy. 7 (11): 1378–1385. doi:10.1039 / B810991P. PMID  18958325.