Можно ли преодолеть дифракционный предел без традиционного переключения?

Оптические микроскопы традиционно ограничены разрешением примерно 250 нанометров из-за волновой природы света, когда все молекулы внутри яркой дифракционно ограниченной области освещаются одновременно и сливаются в одно размытое пятно.
Можно ли преодолеть дифракционный предел без традиционного переключения?
Изображение носит иллюстративный характер

В начале 1990-х Стефан Хелл предложил концепцию кратковременного включения и выключения флуоресцентных молекул, что позволило различать соседние сигналы. Принцип был реализован в методах STED, PALM и STORM, за что в 2014 году Нобелевскую премию по химии получили Стефан Хелл, Эрик Беттиг и Уильям Мёрнер.

Группа учёных под руководством Хелла из Института Макса Планка в Гёттингене и Института Макса Планка по медицинским исследованиям в Гейдельберге опубликовала результаты своих исследований в журнале Nature Physics, представив метод, исключающий необходимость искусственного переключения ON/OFF.

По словам Стефана Хелла: «Включение/выключение всегда считались необходимым условием для оптического высокого разрешения с момента введения принципа STED более тридцати лет назад. Концепция разделения постоянно испускающих молекул посредством использования минимума является настоящим прорывом». Новый подход основан на использовании светового луча с линией нулевой интенсивности, которая сканирует образец и позволяет точно локализовать молекулы.

При сканировании эта линия нулевой интенсивности даёт нулевой сигнал для одиночной флуорофоры, если она точно совпадает с её положением, а в случае нескольких близко расположенных молекул возникающее отклонение от нуля раскрывает их местоположение. Экспериментальные данные продемонстрировали возможность разделения двух постоянно излучающих флуорофоров на расстоянии всего 8 нанометров, а также различение групп по три-четыре молекулы при расстоянии около 20 нанометров.

Методика позволяет осуществлять непрерывное наблюдение, поскольку не требует переключения состояний молекул, что открывает перспективы для видеосъёмки динамики молекулярных машин и отслеживания мельчайших перемещений белковых комплексов. Это может значительно ускорить исследования в области молекулярной биологии и разработку новых лекарственных средств.

Подход применим не только к флуоресцентным меткам, но и к любым молекулам, обеспечивающим высокий контраст сигнала, а также для любых типов волн, что расширяет границы современных методов визуализации и микроскопии.

Классические микроскопы ограничены примерно 250 нанометров, тогда как новая методика достигла разрешения до 8 нанометров и способна различать группы молекул на расстоянии около 20 нанометров. Работы, проведённые в учреждениях MPI в Гёттингене и Гейдельберге, демонстрируют значительный прорыв, способный коренным образом изменить подходы к изучению молекулярных процессов и разработке фармацевтических средств.


Новое на сайте

20984Уязвимость SonicOS может обходить SAML-аутентификацию и MFA 20983Как злоумышленники использовали доступ Qubole к AWS для кражи данных? 20982ИИ-агенты вскрыли данные экстренных служб Тайваня 20981Почему LNbits попросила операторов отключить серверы? 20980Холодильники под атакой: киберсбой может испортить продукты и кровь 20979Как пароль admin:admin открыл доступ к автомобилям? 20978PapRAT: три пути проникновения в сети южной Азии 20977Кража или спасение: что произошло с кошельками Keplr? 20976Что известно о деле бывшего инженера OpenAI Альфозана? 20975Критические уязвимости Langflow открывают путь к серверу 20974Почему уязвимость WordPress CVE-2026-119977 уже требует срочного обновления? 20973Как cwpdoor выполняет команды на серверах CWP, не оставляя записей в логах? 20972Как DNS-подмена превратила Sogou в канал для шпионажа? 20971Уязвимость в Paint исправили — почему Windows Update не поможет? 20970Как понять, защищён ли Android от ноябрьских уязвимостей?
Ссылка