超分辨率显微术是什么?发生,SIM和风暴解释道

显微镜用于生物研究是有价值的工具。传统上科学家们利用电子显微镜清楚地看到亚细胞结构或光学显微镜观察活细胞。

传统光学显微镜分辨率的限制,这是定义为最小的两个物体之间的距离,可以观察到他们作为独立的对象。因为传统的光学显微镜分辨率差比电子显微镜,科学家无法看到亚细胞或suborganelle细节使用这些工具。

由于荧光显微镜的进步,一种光学显微镜中一个波长的光被吸收,另一个省略,科学家现在可以使用超分辨率显微术直接观察亚细胞结构和生活活动。

超分辨率显微术是什么?

超分辨率显微术(SRM)包含多个技术,实现更高的分辨率比传统的光学显微镜。

传统光学显微镜的分辨率限制在200纳米左右光的衍射。当光穿过周围介质光学显微镜,单点(称为荧光团)会出现模糊的光。模糊的大小称为点扩散函数。当两个结构更接近衍射极限,他们将显示为一个模糊而不是两个独立的结构。

、(受激发射/损耗)显微照片图像揭示肌动蛋白(红色)和微管(青色)的一个年轻的海马神经元。图像由k·詹森和e . Katrukha Kapitein实验室,分子和细胞生物物理学,荷兰乌得勒支大学

如何超分辨率显微术工作吗?

有三种主要类型通过不同的超分辨率显微术,每一个工作机制。这些包括受激发射损耗显微术(发生的),结构化照明显微镜(SIM)和随机光学显微镜(风暴)/重建光活化本地化显微镜(PALM)。

受激发射损耗(发生的)显微术是什么?

受激发射损耗显微术(发生的)是一种超分辨率显微镜,它使用了一种叫做空间有图案的激发。使用期间发生的显微镜,两个激光器在焦平面上。一起使用时,激发激光、激光减少有效点扩散函数(PSF)。PSF越低,分辨率越高。

、激光压制激发态荧光团励磁焦点附近的过程被称为受激发射。一环状的环的荧光团的中心形象场镇压,而不是中心。结果是一个PSF低于衍射极限。非常敏感的单光子探测器然后拿起信号从中央荧光团。

图解的概述、显微镜原理、显示原理光线发射的荧光标签下传统显微镜(左)和包容的损耗激光“甜甜圈”(右),表明空间分辨率的改善。

饱和structured-illumination显微镜(SSIM)和线性可逆饱和光荧光转换(RESOLFTs)其他形式的超分辨率显微镜使用的激励来提高分辨率。

结构化照明显微镜(SIM)是什么?

结构化照明显微镜(SIM)用于增加空间分辨率的光学显微镜。荧光样品兴奋多次使用条纹照明模式。每次条纹的方向和位置都发生了改变。

这些图像分析了使用计算机软件,看着波纹模式。条纹发射样本与高频光产生的样本。这种交互产生第三种模式,可以更容易地分析。使用多个图像,获得进一步的细节,图像重建和传统光学显微镜分辨率的两倍左右。

SIM卡的好处包括:

• 活细胞成像
• 三维成像
• 厚截面成像

重建随机光学显微镜(风暴)是什么?

风暴,一个家庭的一部分单分子定位显微镜(SMLM)技术,激活或激活只有一小部分荧光团,减少空间重叠,允许图像5海里决议。

风暴结合photoswitchable染料和低功率激光激活,闪烁或开关从黑暗或关闭状态发射或状态。通过成像photoswitchable荧光体随着时间的推移,它可以识别这些分子的精确位置。首次亮相于2006年。风暴是一种新形式的超分辨率成像。

海马神经元标记肌动蛋白(橙色)成像的风暴,synapsin TIRF(蓝色)成像。信贷:克利斯朵夫Leterrier NeuroCyto实验室,可使CNRS-Aix马赛大学、法国马赛。

dSTORM显微术是什么?

有两种类型的风暴。第一种风暴使用一种活化剂染料和染料记者。activator染料开关荧光团,记者染料导致一个信号。第二种类型的风暴,风暴直接(dSTORM),不需要一种活化剂染料。dSTORM期间,常用的荧光体可以结合专业缓冲区和激光诱导光电开关。

双光子激发(TPE)是什么?

TPE是一个光学过程,利用多光子吸收图像活样本,导致更少的光毒性比传统共焦显微镜。双光子显微镜使用红外激发光进一步渗透到组织和以最小的长波长的散射而兴奋。对于每一个激发的荧光团,红外线吸收两个光子,并激发仅限于一个小焦点体积,所以从失焦荧光贡献较少。