Оптически виток разрешения микроскопии

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

Интервью с Др. Stefan W. Адом, Директором на Максимальном Институте Planck для Биофизической Химии в Göttingen и Директором на Максимальном дирижированном Институте Planck для Медицинского Исследования в Гейдельберге, к Cashin-Garbutt -го Эйприл, MA (Cantab)

Недавно было объявлено что вы Пленарная Лекция на Pittcon 2018. Что будет главным образом фокусом вашей лекции?

Я поговорю о простой но основной идее что позволено сломать барьер огибания в микроскопии флуоресцирования так же, как о MINFLUX nanoscopy, самом последнем развитии в поле которое для the first time обеспечивает истинное молекулярное разрешение с видимым светом и стандартными линзами объектива.

Что было ключом к ломать барьер огибания в дневном микроскопе наук о жизни? Как разрешени-ограничиваться роль огибания было отжат?

В столетииth 20, светлые микроскопы положились единственно на фокусируя свете в космосе для разъединения (=resolution) смежных малюсеньких характеристик. Или они сфокусировали свет освещения как можно остро на образце и/или свет флуоресцирования как можно остро на детекторе.

Как одно не смогите сфокусировать свет остро чем в объем, котор дало огибание, разрешение было ограничено до 200 нанометров. Ключевая идея была отделить дневные характеристики или молекулы не путем фокусировать но преходяще поворачивать их флуоресцирование дальше и так как характеристики пребывая более близко совместно чем 200 nm смогли быть выдающийся их последовательным излучением.

Кредит: Chmyrov, A., et al. (2013). Nanoscopy с больше чем 100.000' донуты. Методы Природы, 10(8), 737-740. Химия MPI Биофизическая, Göttingen, Германия.

Какой удар способность к изображению интерьер прозрачных образцов, как живущие клетки и ткани, на nanoscale имела на науках о жизни?

Счеты научных изучений в нейробиологии, биологии клетки, и в много других зон науки были унесены с микроскопией superresolution псевдонима флуоресцирования nanoscopy.

По Мере Того Как микроскопы будут компактными, легкий в использовании, и более менее дорогими, фактически все лаборатории наук о жизни вокруг мира принять преимущество главного разрешения для того чтобы держать вверх в их соответственно полях.

В моем взгляде, каждый (одиночный) луч просматривая confocal микроскоп должен иметь вариант STED. Альтернативно, любой микроскоп epifluorescence можно легко модернизировать к confocal системе STED.

Какие улучшения в измерительном оборудовании и вы любите увидеть в будущем?

Измерительное Оборудование станет изрезанный, надежным, и хозяйственным. Фактически, самые последние версии микроскопии STED обеспечивают современное multicolor разрешение < 30 nm с компактным модулем более малым чем размер коробки ботинка. Ценник чем пятая часть предыдущих систем. Сверх Того, пригонки модуля на в буквальном смысле слова любой самомоднейший микроскоп epifluorescence, отсутствие дела если чистосердечно или перевернуто.

Мы достигали абсолютный предел пока? Вы думаете оно будете возможны для того чтобы увидеть характеристики молекул, как симметрии?

Самый последний вариант флуоресцирования nanoscopy, MINFLUX, деиствительно достигал молекулярного пространственного разрешения маштаба (~1 nm). Это типичный предел, потому что в микроскопии флуоресцирования типичный предел разрешения в конечном счете дается дневными бирками сами, которые действуют как полномочия для биомолекул, котор нужно увидеть.

Да, Я могу представить что одно должно увидеть молекулярные симметрии используя STED и родственные методы, однако, которое будут полностью различной зоной применения.

Что главным образом возможности которым все еще нужно быть отжатым?

Дано что MINFLUX достигало типичного предела, Я верю тому увеличивая скорость воображения, т.е. уменьшаю время разрешить молекулы с самым высоким разрешением буду главной тягой исследования.

Другие аспекты будут совместимостью образца и поисками для улучшенных обозначая методов. Ярлыкам нужно быть малы и минимально нарушающ. Серии прогресса были сделаны в этих полях, но ясно больше работы нужно быть сделанным.

Как вас думаете скорость воображения можно улучшить?

Принципиальные Схемы которые требуют, что men6we испущенных фотонов достигают такого же разрешения, как MINFLUX, можно оптимизировать более далее для того чтобы достигнуть разрешения максимума т.е. истинного молекулярного (1 nm) с минимальным количеством обнаруженных фотонов флуоресцирования, говорят < 30 случаев обнаружения. Такая эффективная польза фотонов флуоресцирования быстро пройдет вверх по воображению nanoscale преогромно.

Какому удару вы думаете супер микроскопия разрешения имеете на нейронауке?

Как Раз представьте микроскоп который обеспечивает молекулярное разрешение маштаба с минимальным нашествием. Я думаю что удар такого инструмента будет преогромн. Например, мы должны мочь полно unravel распределение протеинов на синапсе и также увидеть много из уместных молекул в действии.

Где могут читатели найти больше информации?

Самое недавнее просмотрение применений флуоресцирования nanoscopy S.Sahl, S.W. Адом, S. Jakobs в Nat Rev Mol Клетке Био (2017).

Информация о основных принципах флуоресцирования nanoscopy (superresolution) описана в моей лекции по Nobel: «Nanoscopy с сфокусированным Светом (Лекцией По) Nobel» Angew. Chem. Int. Ed. 54, 8054-8066 (2015)

О Др. Stefan W. Аде

Stefan W. Ад физик узнанный для его pioneering исследования в nanoscopy далеко-поля оптически, также как микроскопия супер-разрешения.

После Того Как изучения в Гейдельберге (PhD в 1990) и postdoctoral работа на Европейской Лаборатории Молекулярной Биологии, Ад клали вне принцип микроскопии STED пока на стипендию исследования в Турку, Финляндии (1994).

Основная идея, namely discerning молекул на маштабах длины subdiffraction преходяще подготовлять подсовокупность их в положении non-signaling, кладет все практически огибани-неограниченные принципиальные схемы в основу микроскопии флуоресцирования супер-разрешения для того чтобы датировать.

Для этих достижений, Ад получал многочисленние награды. В 2014 он делил Приз Kavli в Nanoscience и Нобелевскую Премию в Химии. Ад директор на Максимальном Институте Planck для Биофизической Химии в Göttingen, и на Максимальном Институте Planck для Медицинского Исследования в Гейдельберге (обоих Германиях).