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NanomaterialienCharakterisierung in biologischen Umgebungen

Nanomaterialien: Charakterisierung in biologischen Umgebungen

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Miktokopsystem N-STORMVerbesserte Auflösung um Faktor 10

Die Nikon Corporation, Japan, hat ein Abkommen mit der Harvard Universität unterzeichnet, das Nikon die exklusive Nutzung der sogenannten Stochastic Optical Resolution Microscopy (STORM) Technologie für die Fertigung höchstauflösender Mikroskope zusichert. Entwickelt wurde STORM von Frau Xiaowei Zhuang, Forscherin am Howard Hughes Medical Institute und Professorin für Chemie, Biochemie und Physik an der Harvard Medical School. Diese von Nikon N-STORM genannte Superresolutionsmikroskopie übertrifft die Auflösung herkömmlicher Lichtmikroskope um den Faktor 10.

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Miktokopsystem N-STORM: Verbesserte Auflösung um Faktor 10

Die Lichtmikroskopie ist nach wie vor die am meisten verwendete Methode der bildgebenden Analyse in der biomedizinischen Forschung. Allerdings ist die räumliche Auflösung von Lichtmikroskopen durch die Beugung des Lichts auf einige 100 nm begrenzt und übersteigt die Abmessungen vieler zellulärer Strukturen um ein vielfaches. Solche Strukturen entziehen sich somit der detailgenauen lichtmikroskopischen Untersuchung.

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STORM überwindet nun diese Grenzen, indem die Fluoreszenssignale von Molekülen aus sich räumlich überlappendenden Strukturen zeitlich voneinander getrennt werden. Diese zeitliche Trennung benachbarter Fluoreszenzsignale wird durch die Verwendung photoaktivierbarer Fluorophore erreicht, die in mehreren Phasen „stochastisch“ angeregt werden. Aus solchen Aufnahmesequenzen lassen sich mit spezieller Software Bilder mit Superauflösung rekonstruieren. Auf diese Weise können mehrfarbige 2D- und 3D-Aufnahmen von Molekülkomplexen, Zellorganellen und Cytoskelettstrukturen mit einer Auflösung von wenigen 10 nm erstellt werden. Diese völlig neue Technik der Fluoreszenzmikroskopie gestattet also das Imaging von Molekül- und Zellinteraktionen in Nanometerdimensionen.

Das N-STORM System basiert auf Nikons bewährtem inversen Forschungsmikroskop TiE mit TIRF-Illumination. Die Spitzenobjektive CFI60 Apo TIRF mit einer numerischen Apertur von 1,49 sowie die neuen Nano Crystal Coat Objektive mit Wasserimmersion und numerischen Aperturen von 1,25 bzw. 1,27 liefern zusammen mit den hochempfindlichen EMCCD-Kameras genau die richtigen Voraussetzungen. Mit N-STORM wird Mehrfarb-Nanoskopie in 2D und 3D möglich bei einer lateralen Auflösung von bis an die 20 nm, was bereits der molekularen Auflösung nahe kommt. N-STORM ermöglicht nicht nur diese lateral Auflösungsverbesserung. Mit einem integrierten, optischen Modul lassen sich auch 3-dimensionale Bilder mit einer axialen Auflösung um die 50 nm erzeugen.

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