3D SIM Mikroskop

Vergleich des Auflösungsvermögens von konfokaler Laser-Scanning Mikroskopie (oben) und 3D-SIM (unten). Zellkernporen (anti-NPC, rot), Zellkernhülle (anti-Lamin B, grün), sowie DNA verpackt in Chromatin (DAPI, blau) wurden in einer Mauszelle simultan angefärbt. Der Maßstabsbalken entspricht 1 µm.

Das 3D-SIM-Mikroskop (3D Structured Illumination Microscope) ist eine weiterentwickelte Form der Lichtmikroskopie, die Auflösungen jenseits der von Ernst Abbe beschriebenen optischen Auflösungsgrenze ermöglicht. Es können Strukturen mit einer Größe von 100 Nanometern aufgelöst und dargestellt werden, was einer Halbierung der bisherigen Auflösungsgrenze von ca. 200 Nanometern entspricht. Dies wird mit einer speziellen Beleuchtungstechnik erreicht. Das Untersuchungsobjekt wird mit einem bekannten, sehr feinen Beleuchtungsmuster bestrahlt. Dieses Muster überlagert sich mit den Strukturen der Zelle. Durch wiederholte Bestrahlung mit verschieden orientierten Beleuchtungsmustern ergibt sich ein Datenraum, der mit Hilfe eines Computers analysiert und für eine Bildrekonstruktion herangezogen wird.^[1]

So konnten die Forscher mit Hilfe der 3D-SIM-Mikroskopie erstmals Teile der Zellkern-Hülle wie Membranen und Poren sehen, die im konventionellen Lichtmikroskop nicht erkennbar waren; ebenso waren auf der Oberfläche von Chromosomen bisher nicht sichtbare Details erkennbar.^[2][3]

Zwar ist mit Hilfe der Elektronenmikroskopie eine weit höhere Auflösung erzielbar, jedoch kann diese nicht mehrfarbig abbilden. Ein Vorteil der 3D-SIM-Mikroskopie im Vergleich zu anderen neuartigen lichtmikroskopischen Verfahren jenseits der klassischen Auflösungsgrenze wie Stimulated Emission Depletion Microscopy (STED) und 4Pi-Mikroskopie liegt darin, dass wie beim Vertico-SMI normale fluoreszenzmikroskopische Präparate verwendet werden können.

Das Mikroskop wurde von einem Team um Mats G. L. Gustafsson und John W. Sedat an der University of California, San Francisco entwickelt.^[1]

Bilder von Zellkernen und Mitose-Stadien, die mit 3D-SIM Mikroskopie aufgenommen wurden.

Vergleich Konfokalmikroskopie - 3D-SIM

Zellkern im Prophase-Stadium von verschiedenen Seiten

Zwei Mauszellkerne im Prophase-Stadium

Mauszelle in der Telophase

Quellen

1. ↑ ^{a b} Gustafsson MG, Shao L, Carlton PM, et al: Three-dimensional resolution doubling in wide-field fluorescence microscopy by structured illumination. In: Biophysical journal. 94, Nr. 12, June 2008, S. 4957–70. doi:10.1529/biophysj.107.120345. PMID 18326650
2. ↑ Schermelleh L, Carlton PM, Haase S, et al: Subdiffraction multicolor imaging of the nuclear periphery with 3D structured illumination microscopy. In: Science (New York, N.Y.). 320, Nr. 5881, June 2008, S. 1332–6. doi:10.1126/science.1156947. PMID 18535242
3. ↑ Carlton PM: Three-dimensional structured illumination microscopy and its application to chromosome structure. In: Chromosome research : an international journal on the molecular, supramolecular and evolutionary aspects of chromosome biology. 16, Nr. 3, 2008, S. 351–65. doi:10.1007/s10577-008-1231-9. PMID 18461477

Weblinks

• Artikel auf Welt der Physik
• idw-online.de