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Mikroskopie/Nanoskopie

 

 Lokalisationsmikroskopie (SPDM)

 4Pi Mikroskopie

 Strukturierte Totalreflexions-Fluoreszenzmikroskopie

Spatially Modulated Illumination (SMI) Mikroskopie

Vertical SMI Setup (Vertico)

Mikrotomographie / Mikro-Axial-Tomographie

Veröffentlichungen zur Nanoskopie
 

 

Mikroskopie mit räumlich modulierter Beleuchtung (SMI Mikroskopie)

Die SMI- oder Wellenfeld-Mikroskopie ist ein Hochleistungs-Mikroskopieverfahren, bei dem das Objekt mittels einer stehenden Lichtwelle strukturiert beleuchtet, und entlang dieser Richtung (der optischen Achse) gescannt wird. Diese Lichtwelle wird durch zwei Objektive, die sich gegenüber stehen, erzeugt. Die erzielbare Auflösung diese Mikroskoptyps umgeht die klassischen Grenzen des Abbe-Kriteriums. So ist eine Größen- und Distanz-Auflösung von wenigen Nanometern bei einer Anregung mit sichtbarem Licht möglich. Die epifluoreszente Detektion macht das System trotz verschiedener Hochleistungsoptiken (Genauigkeit in Zehntel der Wellenlänge) auch im praktischen Gebrauch handhabbar und mit vertretbarem Aufwand justierbar. Das System verfügt über modernste netzwerkfähige Computersteuerung und Computerbildanalyse (Telemikroskopie).
(Bild: aus M. Hausmann et al., Proc. SPIE 3197, S. 217-222, 1997).
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Spektrale Präzisionsdistanzmikroskopie (SPDM)

Bei diesem zum Patent angemeldeten Verfahren handelt es sich um ein Mikroskopieverfahren der Lokalisationsmikroskopie, welches eine effektive optische Auflösung möglich macht, die um ein vielfaches besser ist als die konventionelle optische Auflösung (ca. 250nm), gegeben durch die Halbwertsbreite des Hauptmaximums der effektiven Punktbildfunktion. Durch geeignete laseroptische Präzisionsverfahren werden Positionen und Distanzen kleiner als die Halbwertsbreite der PSF (konventionell ca. 250nm) zwischen Targets verschiedener spektraler Signatur nanometergenau gemessen. Damit kann eine bis zu mehreren Größenordnungen höhere Auflösung erreicht werden. Unser gegenwärtiger Stand sind etwa 10nm lateral, unser Ziel ist eine molekulare lichtoptische Auflösung in 3D von 1/100 der eingesetzten Wellenlänge.
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Konfokal multispektrale Laser-Scanning-Mikroskopie und 3D-Computerbildanalyse


Bild: konfokales Laser-Scanning-Mikroskop Leica TCS NT der Firma Leica

Für die berührungsfreie, dreidimensionale Analyse von Chromatinstrukturen in intakten Zellkernen werden multispektrale Laser-Scanning-Mikroskopie und Computerbildanalyse eingesetzt. Dabei wird ein Zellkern, bei dem Chromatintargets mit Markern verschiedener spektraler Signatur markiert sein können, durch einen hochfokussierten Laserstrahl dreidimensional gerastert. Die jeweilige Fluoreszenzantwort eines Rasterpunktes wird konfokal detektiert. Für Präzisionsmessungen ist die in situ Bestimmung der praktischen optischen Eigenschaften im biologischen Objekt Grundvoraussetzung. Neueste Bildanalysealgorithmen erfassen an geeigneten Standard-präparaten die notwendigen Parameter und übertragen diese auf quantitative biologische Interpretationen. Mithilfe der konfokalen Laser-Scanning 4Pi Mikroskopie kann die axiale optische Auflösung um einen Faktor 5-7 weiter verbessert werden.

Mikrotomographie 

Bei der Mikroaxialtomographie werden die zu untersuchenden biologischen Präparate nicht mehr auf Objektträger sondern auf Glasfasern präpariert. Durch eine nahezu für jedes Mikroskop adaptierbare computersteuerbare Drehvorrichtung (Gebrauchsmusterschutz angemeldet) ist es möglich, das Untersuchungsobjekt senkrecht zur optischen Achse des Mikroskops zu drehen, und so spektral markierte Targets in der jeweils optimalen Perspektive zu analysieren. Fehler durch eine richtungsabhängige Auflösung können somit minimiert werden. Haupteinsatzgebiet ist die Präzisionsdistanzmikroskopie, bei der Distanzen zwischen Targets unter verschiedenen Perspektiven gemessen werden (siehe unten).
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Digitale Epifluoreszenzmikroskopie

Die klassische Abbe´sche Epifluoreszenzmikroskopie wird eingesetzt zur quantitativen Erfassung von FISH-Markierungen und stellt ein wichtiges Hilfsmittel bei deren Optimierung dar. Speziell ausgearbeitete Programme der digitalen Bildanalyse ermöglichen, anwendungsorientiert den Einsatz neuer FISH-Techniken für die Tumorgenetik und die biologische Dosimetrie zu optimieren.