光学显微学解决方法革命

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

与斯蒂芬 W. Hell,最大 Planck 学院的最大 Planck 学院的主任生物物理学的化学在 Göttingen 和主任博士的一次面试医学研究对海得尔堡,执行在 4月 Cashin-Garbutt 前, MA (Cantab)

最近宣布您在 Pittcon 存在完全演讲 2018年。 什么将是您的演讲主要焦点?

我将谈论这个简单,但是根本想法准许冲破衍射障碍在荧光显微法以及关于 nanoscopy 的 MINFLUX,在第一次提供真的分子解决方法以可见光和标准物端透镜的域的后期发展。

什么是这个关键字对冲破在萤光生命科学显微镜的衍射障碍? 衍射的解决方法限制的角色如何解决了?

在 20th 世纪,光学显微镜独自地依靠在空间的集中的光分隔的 (=resolution) 相邻微小的功能。 或者他们一样尖锐一样尖锐集中照明光尽可能在这个范例并且/或者荧光光尽可能于这台探测器。

作为一比在衍射产生的一定程度上,这个解决方法被限制了到 200 毫微米不能尖锐集中光。 关键想法是分隔萤光功能或分子不通过集中,而且通过临时启用他们的荧光断断续续,以便位于的功能更加紧密比 200 毫微米能由他们的连续放射一起区分。

赊帐: Chmyrov, A.,等 (2013)。 Nanoscopy 与超过 100,000' 多福饼的。 本质方法, 10(8), 737-740。 MPI 生物物理学的化学, Göttingen,德国。

对图象的能力透明范例内部,例如活细胞和组织,在 nanoscale 有什么影响在生命科学?

数十个科学研究在神经生物学,细胞生物学和在许多其他科学领域执行了与荧光 nanoscopy 别名 superresolution 显微学。

因为显微镜变得紧凑,易用和较低花费,实际上所有生命科学实验室环球在他们的各自域将必须利用这个优越解决方法为了跟上。

在我的意图,浏览共焦的显微镜的每条 (唯一) 射线应该有 STED 选项。 或者,所有 epifluorescence 显微镜可以容易地被升级到一个共焦的 STED 系统。

在手段的什么改善您要不要在将来发现?

手段将变得坚固性,可靠和经济。 实际上, STED 显微学的最新的版本小于鞋盒的范围提供科技目前进步水平多色解决方法 < 30 毫微米以一个紧凑模块。 价牌比是较少早期的系统五分之一。 而且,在字面上任何现代 epifluorescence 显微镜,没有问题上的模块适应,如果挺直或倒置。

我们到达了绝对限额? 您是否是否认为它将是可能发现分子的功能,例如对称?

nanoscopy 荧光的晚版, MINFLUX 的确获得了分子缩放比例 (~1 毫微米) 空间分辨率。 这是最终限额,因为在荧光显微法萤光标签根本地产生最终决议界限,作为能将被看见的原生质的代理。

是,我可以想象使用 STED 和相关技术,然而,一个应该看到分子对称将是完全不同的应用领域。

什么是仍然需要解决的主要挑战?

假设 MINFLUX 获得了最终限额,我相信增加想象速度的那,即使时候解决与最高分辨率的分子减到最小将是主要研究推力。

其他方面将是范例兼容性和搜寻对被改进的标记的技术。 标签需要是小和最低限度地干扰。 许多进展在这些域取得了,但是更多工作明显地需要被完成。

您如何认为想象速度可以改进?

要求少量散发的光子获得同一个解决方法,例如 MINFLUX 即的概念,可以进一步被优选为了获得与检测荧光光子的一个最小的编号的最大数量真的分子 (1 毫微米) 解决方法,说 < 30 个检测活动。 对荧光光子的这样有效使用将加速 nanoscale 想象极大。

您认为什么影响超级解决方法显微学将有在神经科学?

请想象提供分子缩放比例解决方法以最小的入侵的一个显微镜。 我认为这样工具的影响将是极大的。 例如,我们应该能充分地解开蛋白质的配电器在突触并且发现许多在活动的相关分子。

阅读程序在哪里能找到更多信息?

荧光 nanoscopy 应用最近回顾是由 S.Sahl, S.W. Hell,在 Nat Mol Cell Bio 的 S. Jakobs (2017)。

关于 nanoscopy 荧光的基本的原则的信息 (superresolution) 在我的诺贝尔演讲被描述: “与集中的光 (诺贝尔演讲)” Angew 的 Nanoscopy。 Chem。 Int. 爱德。 54, 8054-8066 (2015)

关于斯蒂芬 W. Hell 博士

斯蒂芬 W. Hell 是为他对远端场光学 nanoscopy,亦称超解决方法显微学的作早期工作在的研究认可的物理学家。

在海得尔堡 (在 1990 PhD) 后和博士后的工作在欧洲分子生物学实验室,地狱的研究在研究同伴关系计划了 STED 显微学的原则,当在图尔库,芬兰时 (1994)。

基础想法,即在 subdiffraction 长度缩放比例的辩明的分子通过临时准备一个子集的他们在非信号状态,迄今强调所有实用的衍射无限的超解决方法荧光显微法概念。

对这些成绩,地狱获得了许多证书。 在 2014年他在 Nanoscience 共享 Kavli 奖和在化学的诺贝尔奖。 地狱是主任在生物物理学的化学最大 Planck 学院在 Göttingen 和在医学研究最大 Planck 学院对海得尔堡 (两德国)。