Superresolution-Mikroskop N-SIM

2-fach höhere Auflösung

Ein Abkommen zwischen der Nikon Corporation (Japan) und der Universität Kalifornien San Francisco (UCSF) lizensiert Nikon, unter Verwendung der SIM-Technologie (Structured Illumination Microscopy) ein Mikroskop zu entwickeln, das die Auflösung herkömmlicher Lichtmikroskopie verdoppelt.

Die Lichtmikroskopie ist die gängigste Methode der bildgebenden Analyse in der biomedizinischen Forschung. Allerdings können auch unter Verwendung modernster Techniken wie etwa der konfokalen Laserscanningmikroskopie Strukturen, deren Abstand 200 nm unterschreiten nicht als räumlich getrennte Objekte abgebildet werden. Nikons Superresolution-Mikoroskop N-SIM überwindet nun diese Grenze und erzielt eine verglichen mit konventionellen Lichtmikroskopen zweifach höhere Auflösung. Dadurch können Mikro- und Nanostrukturen auch in lebenden Zellen mit einer Auflösung bis hin zu molekularen Dimensionen dargestellt werden. Kombiniert wird N-SIM mit dem renommierten, inversen Forschungsmikroskop Nikon „Ti-E“ und dem legendären CFI Apo TIRF Objektiv 100x Öl mit einer numerischen Apertur von 1,49.

Die SIM-Technologie wurde an der UCSF von Dr. Mats Gustafsson, Dr. John Sedat und Dr. David Agard entwickelt und nutzt den Moiré-Effekt, der sich bei Überlagerung von zwei Mustern ergibt. Das Präparat – als unbekanntes Muster – wird über einen speziellen SIM-Illuminator mit einem definierten, sinusförmigen Gittermuster beleuchtet. Dieses Beleuchtungsmuster wird schnell und präzise gedreht und verschoben. Die so entstandenen Moiré-Bilder werden über die Optik und eine hoch empfindliche EMCCD-Kamera aufgenommen. Spezielle Algorithmen extrahieren die Information in den jeweiligen Moiré-Bildern und übersetzen sie in 2- und 3-dimensionale Bilder höchster Auflösung.

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Der komplett neu entwickelte TIRF-SIM Illuminator liefert Bilder noch höherer Auflösung in XY als herkömmliche TIRF-Mikroskope und weist laut Pressemitteilung die zur Zeit schnellste Bildaufnahmerate von 0,6 s/frame auf dem Markt erhältlicher Systeme auf. Zusätzlich bietet eine neuartige dreidimensional-strukturierte Beleuchtungstechnik die Möglichkeit, optische Schnitte zu generieren, sodass auch räumliche Darstellungen mit höchster Auflösung möglich sind. Nikons N-SIM ist seit Juli 2010 verfügbar und folgt dem bereits angekündigten Superresolutionmikroskopsystem N-STORM.

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