Giro di motore Ottico di risoluzione di microscopia

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

Un'intervista con il Dott. Stefan W. Hell, Direttore al Max Planck Institute per Chimica Biofisica in Göttingen e Direttore al Max Planck Institute per Ricerca Medica a Heidelberg, ha condotto da ora ad aprile Cashin-Garbutt, il MA (Cantab)

Recentemente è stato annunciato che presenterete la Conferenza Plenaria a Pittcon 2018. Che Cosa sarà il fuoco principale della vostra conferenza?

Parlerò dell'idea semplice ma fondamentale che conceduto eliminare la barriera della diffrazione nella microscopia di fluorescenza come pure circa MINFLUX nanoscopy, l'ultimo sviluppo nel campo che per la prima volta fornisce la vera risoluzione molecolare indicatore luminoso visibile e gli obiettivi standard.

Che Cosa era il tasto a eliminare la barriera della diffrazione in un microscopio fluorescente di scienze biologiche? Come il ruolo risoluzione-limitare della diffrazione è stata sormontata?

Nei 20th secolo, i microscopi ottici hanno contato solamente sull'indicatore luminoso di messa a fuoco nello spazio per la separazione (=resolution) di funzionalità minuscole adiacenti. O hanno messo a fuoco marcato marcato l'indicatore luminoso dell'illuminazione come possibile sul campione e/o l'indicatore luminoso della fluorescenza come possibile sul rivelatore.

Come uno non può mettere a fuoco più marcato l'indicatore luminoso di in misura data dalla diffrazione, la risoluzione è stata limitata a 200 nanometri. L'idea chiave era di separare le funzionalità o le molecole fluorescenti non mettendo a fuoco ma transitoriamente girando la loro fluorescenza in funzione e a riposo in modo che le funzionalità che risiedono più vicino che 200 nanometro potessero essere distinte insieme dalla loro emissione sequenziale.

Credito: Chmyrov, A., et al. (2013). Nanoscopy con più di 100.000' ciambelle. Metodi della Natura, 10(8), 737-740. Chimica Biofisica di MPI, Göttingen, Germania.

Che impatto l'abilità all'immagine l'interno dei campioni trasparenti, quali le celle viventi ed i tessuti, al nanoscale ha avuta sulle scienze biologiche?

Massa di studi scientifici in neurobiologia, biologia cellulare ed in molti altri settori scientifici è stata effettuata con microscopia nanoscopy di superresolution di alias della fluorescenza.

Poichè i microscopi stanno diventando compatti, di facile impiego e meno costosi, virtualmente tutti i laboratori di scienze biologiche intorno al mondo dovranno approfittare della risoluzione superiore per continuare nei loro rispettivi campi.

Nel mio punto di vista, ogni (singolo) raggio che scandisce il microscopio confocale dovrebbe avere un'opzione di STED. Alternativamente, tutto il microscopio di epifluorescence può essere migliorato facilmente ad un sistema confocale di STED.

Che miglioramenti nella strumentazione gradite vedere in futuro?

La Strumentazione diventerà irregolare, affidabile ed economica. In effetti, le ultime versioni di microscopia di STED forniscono la risoluzione multicolore avanzata < 30 nanometro un modulo compatto più piccolo della dimensione del contenitore di scarpa. Il prezzo da pagare è di meno che un quinto dei sistemi in anticipo. Inoltre, le misure del modulo letteralmente su qualsiasi microscopio moderno di epifluorescence, nessuna materia se dritto o invertito.

Abbiamo raggiunto il limite assoluto ancora? Lo pensate sarete possibile per vedere le funzionalità delle molecole, quali le simmetrie?

L'ultima edizione della fluorescenza nanoscopy, MINFLUX, effettivamente ha raggiunto la risoluzione spaziale molecolare del disgaggio (~1 nanometro). Ciò è l'ultimo limite, perché nella microscopia di fluorescenza l'ultimo limite di risoluzione infine è dato dai tag fluorescenti stessi, che fungono da proxy affinchè le biomolecole siano veduti.

Sì, posso immaginare che uno dovrebbe vedere le simmetrie molecolari facendo uso di STED e delle tecniche relative, tuttavia, che saranno un campo di applicazione interamente differente.

Che Cosa sono le sfide principali che ancora devono essere sormontate?

Poichè MINFLUX ha raggiunto l'ultimo limite, credo quello che aumenta la velocità della rappresentazione, cioè minimizzo il momento di risolvere le molecole con più di alta risoluzione sarò una spinta importante della ricerca.

Altri aspetti saranno la compatibilità del campione e la ricerca per le tecniche di contrassegno migliori. I Contrassegni devono essere piccoli e come minimo disturbanti. I Lotti di progressi è stato realizzato in questi campi, ma più lavoro deve chiaramente essere fatto.

Come pensate la velocità della rappresentazione potete essere migliorati?

I Concetti che richiedono meno fotoni emessi di raggiungere la stessa risoluzione, quale MINFLUX, possono essere ottimizzati più ulteriormente per raggiungere la vera (1 nanometro) risoluzione molecolare di massimo cioè con un numero minimo dei fotoni individuati della fluorescenza, dicono < 30 eventi di rilevazione. Così efficace uso dei fotoni della fluorescenza accelererà la rappresentazione del nanoscale enorme.

Che impatto pensate la microscopia eccellente di risoluzione avete sulla neuroscienza?

Immagini Appena un microscopio che fornisce la risoluzione molecolare del disgaggio l'invasione minima. Penso che l'impatto di un tal strumento sia enorme. Per esempio, dovremmo potere completamente disfare la distribuzione delle proteine alla sinapsi ed inoltre vedere molte delle molecole pertinenti nell'atto.

Dove possono i lettori trovare più informazioni?

L'esame più recente delle applicazioni nanoscopy della fluorescenza è da S.Sahl, S.W. Hell, S. Jakobs in Rev Nazionale Mol Cell Bio (2017).

Le Informazioni sui principi di base della fluorescenza nanoscopy (superresolution) sono descritte nella mia conferenza Nobel: “Nanoscopy con Indicatore Luminoso messo a fuoco (Conferenza) Nobel„ Angew. Chim. Int. Ed. 54, 8054-8066 (2015)

Circa Dott. Stefan W. Hell

Stefan W. Hell è un fisico riconosciuto per la sua ricerca aprente la strada in nanoscopy ottico del campo distante, anche conosciuto come microscopia di super-risoluzione.

Dopo Che gli studi a Heidelberg (PhD nel 1990) ed il lavoro postdottorale al Laboratorio Europeo di Biologia Molecolare, Inferno hanno presentato il principio di microscopia di STED mentre su un'amicizia della ricerca a Turku, Finlandia (1994).

L'idea di fondo, vale a dire delle molecole di discernimento ai disgaggi di lunghezza di subdiffraction transitoriamente preparando un sottoinsieme loro in uno stato di non segnalazione, è alla base di tutti i concetti diffrazione-illimitati pratici di microscopia di fluorescenza di super-risoluzione fin qui.

Per questi risultati, l'Inferno ha ricevuto i numerosi premi. Nel 2014 ha diviso il Premio di Kavli in Nanoscience ed il Premio Nobel in Chimica. L'Inferno è un Direttore al Max Planck Institute per Chimica Biofisica in Göttingen ed al Max Planck Institute per Ricerca Medica a Heidelberg (entrambe la Germania).