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STED: Noch bessere Auflösung und in 3-D

Die Medizinische Universität Innsbruck, genauer die Core Facility Biooptik am Institut für Neurobiochemie des Innsbrucker Biozentrums, ist einer der wenigen Standorte in Österreich, an dem ein Superresolution gSTED Mikroskop steht. Das bereits hochauflösende Mikroskop wurde nun verbessert und bietet noch bessere Bilder und auch in 3-D.

Bei der von Stefan W. Hell (Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie) erfundenen und 2014 mit dem Nobelpreis ausgezeichneten STED-Mikroskopie ist die Auflösung nicht länger durch die Lichtwellenlänge begrenzt. Dadurch ist es möglich, Strukturen in einer Zelle mit einer bis zu zehnmal besseren Detailschärfe als mittels herkömmlicher Fluoreszenzmikroskopen zu beobachten.

Für die Lebenswissenschaften, insbesondere für die Virus-, Krebsforschung und Neurowissenschaften stellt die Lichtmikroskopie eine wichtige Erkenntnisquelle dar. Herkömmliche Lichtmikroskope - Konfokalmikroskope mit eingeschlossen -  haben jedoch eine Auflösungsgrenze, die durch die Wellennatur des Lichts bedingt ist: Objekte, die weniger als 200 Nanometer (millionstel Millimeter) voneinander entfernt sind, können nicht mehr getrennt wahrgenommen werden. Auch die häufig in der Biologie und Medizin eingesetzte Fluoreszenzmikroskopie ist dieser Grenze ausgesetzt. Mit der STED-Technologie können nun viel kleinere Strukturen – kleiner als 40 Nanometer – untersucht werden.

Bessere Bilder und in 3-D

Das bisherige System ist mit einem 592-nm-STED-Laser für grüne Fluorophore und eher dünne Proben (10 bis 15 μm) ausgestattet. Nun wurde die STED-Bildgebung mit einem gepulsten 775-nm-STED-Depletionslaser und einem korrigierten 93x-Glycerol-STED-Objektiv aufgerüstet. „Die Aufrüstung  ermöglicht die Verwendung von sogenannten  far-red STED-Chromophoren, was einerseits zu stark verbesserten Bleicheigenschaften, da die auf die Probe übertragene Gesamtenergie viel geringer ist, führt und andererseits ermöglicht das Glycerin-STED-Objektiv in Kombination mit dem 775-Far-Red-Laser die STED-Bildgebung von dicken Materialien wie Gewebeschnitten (20-50 μm und mehr)“, erklärt Martin Offterdinger, Leiter der Core Facility Biooptics. Mehrfarbige STEDs sind nun ebenfalls besser durchzuführen. Ein zusätzliches Highlight der Aufrüstung ist die Möglichkeit einer 3-D-STED-Bildgebung, diese wird durch eine „doppelte“ STED Optik in xy- UND in z-Richtung erreicht.

Bild oben: Mikrotubuli und Mitochondrien noch schärfer und in 3-D (Foto: Core Facility Biooptics/Offterdinger)

Bilder unten: Das Superresolution gSTED Mikroskop mit Martin Offterdinger (Foto: MUI/Bullock)

(16.12.2019; Text: DB/MO; Fotos: Core Facility Biooptics/Offterdinger; MUI/Bullock)