Улучшение разрешения STED-микроскопии до 15 нанометров
Ученые из Института биофизической химии Общества Макса Планка впервые улучшили разрешение STED-микроскопов (Stimulated Emission Depletion) до 15 нанометров. Это в 12 раз острее, чем у обычного флуоресцентного микроскопа.
Преодоление дифракционного предела
Ранее считалось, что разрешение светового микроскопа не может быть точнее половины длины волны света (~200 нм) согласно закону Аббе. Команда профессора Стефана Хелла преодолела этот предел с помощью трюка:
- Флуоресцентные маркеры на белках возбуждаются синим световым пучком.
- Внешняя часть светового пятна гасится с помощью наложенного кольцеобразного STED-луча.
- Светиться остается только молекулы в центре кольца, что создает эффективное фокальное пятно меньшего размера.
Решение проблемы выцветания
Интенсивный свет, необходимый для высокого разрешения, обычно вызывает быстрое выцветание (блекинг) флуоресцентных красителей. Ученые обнаружили, что молекулы в основном блекут, переходя в темное триплетное состояние. Решение — облучение световыми импульсами с паузой в 4 микросекунды между ними, что дает молекулам время вернуться из темного состояния.
Достижения и перспективы
В апреле команда достигла детализации до 60 нм в клетках. Теперь разрешение улучшено до 15 нм, что позволяет изучать отдельные белки размером 2–20 нм.
Метод уже использован для изучения:
- Пространственной концентрации белка Bruchpilot в синапсах.
- Формирования активных синаптических зон для выброса нейромедиаторов.
- Сборки высвобождаемых белков на пресинаптической мембране.
По словам профессора Хелла, потенциал STED-технологии еще не исчерпан: теоретически достижимо разрешение порядка размера молекулы красителя (1–2 нм). Преимущество флуоресцентной микроскопии — возможность наблюдать внутреннюю структуру живых клеток без их разрушения.
Цитирование: Donnert, G. et al. (2006), "Macromolecular-scale resolution in biological fluorescence microscopy", Proc. Natl. Acad. Soc. USA 130 (31): 11440-11445.