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.
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.
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.
