Tour Optique de définition de microscopie

Thought LeadersDr. Stefan W. HellDirector at the Max Planck Institute for
Biophysical Chemistry in Göttingen and
for Medical Research in Heidelberg

Une entrevue avec M. Stefan W. Hell, Directeur au Max Planck Institute pour la Chimie Biophysique dans Göttingen et Directeur au Max Planck Institute pour la Recherche Médicale à Heidelberg, a conduit avant avril Cashin-Garbutt, MAMANS (Cantab)

On lui a récent annoncé que vous présenterez la Conférence Plénière chez Pittcon 2018. Quel sera le centre principal de votre conférence ?

Je parlerai de l'idée simple mais principale que laissé briser le barrage de diffraction dans la microscopie à fluorescence ainsi qu'au sujet de MINFLUX nanoscopy, le dernier développement dans le domaine qui fournit pour la première fois à la véritable définition moléculaire la lumière visible et des objectifs objectifs normaux.

Quelle était la clé à briser le barrage de diffraction dans un microscope fluorescent des sciences de la vie ? Comment le rôle la définition-limitation de la diffraction a-t-elle été surmontée ?

Dans les 20th siècle, les photomicroscopes se sont fondés seulement sur la lumière s'orientante dans l'espace pour la séparation (=resolution) des caractéristiques techniques minuscules adjacentes. Ou ils ont concentré la lumière d'illumination aussi tranchant comme possible sur l'échantillon et/ou la lumière de fluorescence aussi tranchant comme possible sur le détecteur.

En Tant Qu'un ne peut pas orienter la lumière plus tranchant que jusqu'à un degré donné par diffraction, la définition a été limitée à 200 nanomètres. L'idée principale était de séparer les caractéristiques techniques fluorescentes ou les molécules pas en s'orientant mais en tournant transitoirement leur fluorescence marche-arrêt de sorte que des caractéristiques techniques demeurant plus étroitement ensemble que 200 nanomètre aient pu être discernées par leur émission séquentielle.

Crédit : Chmyrov, A., et autres (2013). Nanoscopy avec plus de 100.000' beignets. Méthodes de Nature, 10(8), 737-740. Chimie Biophysique de MPI, Göttingen, Allemagne.

Quelle incidence est-ce que la capacité à l'image l'intérieur des échantillons transparents, tels que les cellules vivantes et les tissus, au nanoscale a eue sur les sciences de la vie ?

Scores d'études scientifiques en neurobiologie, biologie cellulaire, et dans beaucoup d'autres secteurs scientifiques ont été effectuées avec la microscopie nanoscopy de superresolution de pseudonyme de fluorescence.

Car les microscopes deviennent compacts, faciles à utiliser, et moins chers, pratiquement tous les laboratoires de sciences de la vie autour du monde devront tirer profit de la définition supérieure afin de continuer dans leurs domaines respectifs.

Dans ma vue, chaque poutre (unique) balayant le microscope confocal devrait avoir une option de STED. Alternativement, n'importe quel microscope d'epifluorescence peut être facilement mis à jour à un système confocal de STED.

Quelles améliorations dans l'instrumentation aimez-vous voir à l'avenir ?

L'Instrumentation deviendra robuste, fiable, et économique. En fait, les dernières versions de la microscopie de STED fournissent à la définition en couleurs de pointe < 30 nanomètre un module compact plus petit que la taille de la boîte à chaussures. Le prix à payer est moins qu'un cinquième des systèmes précoces. D'ailleurs, les ajustements de module sur littéralement tout microscope moderne d'epifluorescence, aucune substance si vertical ou inversé.

Avons-nous atteint la limite absolue encore ? La pensez-vous serez-vous possible pour voir des caractéristiques techniques des molécules, telles que des symétries ?

La dernière édition de la fluorescence nanoscopy, MINFLUX, a en effet atteint la résolution spatiale moléculaire de l'échelle (~1 nanomètre). C'est la limite éventuelle, parce que dans la microscopie à fluorescence la limite de définition éventuelle est éventuel donnée par les balises fluorescentes elles-mêmes, qui agissent en tant que proxys pour que les biomolécules soient vus.

Oui, Je peux imaginer qu'on devrait voir des symétries moléculaires utilisant STED et techniques relatives, cependant, qui seront une zone d'application entièrement différente.

Quels sont les défis principaux qui doivent toujours être surmontés ?

Vu que MINFLUX a atteint la limite éventuelle, Je crois cela qui augmente la vitesse de représentation, c.-à-d. réduis à un minimum l'heure de résoudre des molécules avec plus de haute résolution serai une poussée importante de recherches.

D'Autres aspects seront compatibilité d'échantillon et la recherche pour des techniques de écriture de labels améliorées. Les Étiquettes doivent être petites et d'une façon minimum dérangeantes. Un Bon Nombre de progrès a été accomplis dans ces domaines, mais de manière dégagée plus de travail doit être effectué.

Comment pensez-vous la vitesse de représentation pouvez-vous être amélioré ?

Des Concepts qui exigent de moins photons émis d'atteindre la même définition, telle que MINFLUX, peuvent être optimisés davantage afin d'atteindre le maximum c.-à-d. de la véritable définition (1 nanomètre) moléculaire avec un numéro minimal des photons trouvés de fluorescence, disent < 30 événements de dépistage. Une utilisation si pertinente des photons de fluorescence accélérera la représentation de nanoscale énormément.

Quelle incidence pensez-vous la microscopie superbe de définition avez-vous sur la neurologie ?

Imaginez Juste un microscope qui fournit à la définition moléculaire d'échelle l'invasion minimale. Je pense que l'incidence d'un tel outil sera énorme. Par exemple, nous devrions pouvoir se démêler entièrement la distribution des protéines à la synapse et voir également plusieurs des molécules appropriées dans l'action.

Où peuvent les lecteurs trouver plus d'informations ?

L'examen le plus récent des applications nanoscopy de fluorescence est par S.Sahl, S.W. Hell, S. Jakobs dans Rev National Mol Cell Bio (2017).

Des Informations sur les principes fondamentaux de la fluorescence nanoscopy (superresolution) sont décrites dans ma conférence Nobel : « Nanoscopy avec la Lumière orientée (Conférence Nobel) » Angew. Chim. International. Ed. 54, 8054-8066 (2015)

Au Sujet de M. Stefan W. Hell

Stefan W. Hell est un physicien identifié pour sa recherche pilote dans nanoscopy optique en champ lointain, également connu comme microscopie de superbe-définition.

Après Que les études à Heidelberg (PhD en 1990) et travail post-doctoral au Laboratoire de Biologie Moléculaire Européen, Enfer aient présenté le principe de la microscopie de STED tandis que sur une camaraderie de recherches à Turku, Finlande (1994).

L'idée fondamentale, à savoir des molécules éclairées aux échelles de longueur de subdiffraction en préparant transitoirement un sous-ensemble de elles dans une condition de non-signalisation, est à la base de tous les concepts diffraction-illimités pratiques de microscopie à fluorescence de superbe-définition jusqu'à présent.

Pour ces accomplissements, l'Enfer a reçu de nombreuses récompenses. En 2014 il a partagé le Prix de Kavli dans Nanoscience et le Prix Nobel en Chimie. L'Enfer est un directeur au Max Planck Institute pour la Chimie Biophysique dans Göttingen, et au Max Planck Institute pour la Recherche Médicale à Heidelberg (les deux l'Allemagne).