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Microscopía GSD

Comparación de la resolución entre la microscopía confocal estándar y la microscopía GSD. Izquierda: Registro confocal de las vacantes en diamantes. No es posible separar los puntos individuales. Derecha: Registro GSD de la misma ubicación. Las vacantes individuales son claramente visibles. El tamaño de las vacantes puntuales, correspondiente a la resolución del microscopio, es de aproximadamente 15 nm.

La microscopía de agotamiento del estado fundamental ( microscopía GSD ) es una implementación del concepto RESOLFT . El método fue propuesto en 1995 [1] y demostrado experimentalmente en 2007. [2] Es el segundo concepto para superar la barrera de difracción en microscopía óptica de campo lejano publicado por Stefan Hell . Utilizando centros de vacancia de nitrógeno en diamantes se logró una resolución de hasta 7,8 nm en 2009. [3] Esto está muy por debajo del límite de difracción (~200 nm).

Principio

En la microscopía GSD se utilizan marcadores fluorescentes. En una condición, el marcador puede ser excitado libremente desde el estado fundamental y regresa espontáneamente a través de la emisión de un fotón de fluorescencia. Sin embargo, si se aplica adicionalmente luz de la longitud de onda apropiada, el colorante puede ser excitado a un estado oscuro de larga duración, es decir, un estado en el que no se produce fluorescencia. Mientras la molécula esté en el estado oscuro de larga duración (por ejemplo, un estado triplete ), no puede ser excitada desde el estado fundamental. El cambio entre estos dos estados (brillante y oscuro) mediante la aplicación de luz cumple todas las condiciones previas para el concepto RESOLFT y la obtención de imágenes a escala de sublongitud de onda, y por lo tanto se pueden obtener imágenes con una resolución muy alta. Para una implementación exitosa, la microscopía GSD requiere fluoróforos especiales con alto rendimiento de tripletes [4] o la eliminación del oxígeno mediante el uso de varios medios de montaje como Mowiol o Vectashield [2] .

La implementación en un microscopio es muy similar a la microscopía de depleción por emisión estimulada , sin embargo, puede operar con una sola longitud de onda para la excitación y el depleción. Usando un punto focal en forma de anillo apropiado para la luz que cambia las moléculas al estado oscuro, la fluorescencia se puede extinguir en la parte exterior del punto focal. Por lo tanto, la fluorescencia solo sigue teniendo lugar en el centro del punto focal del microscopio y se aumenta la resolución espacial.

Referencias

  1. ^ Stefan W. Hell M. Kroug (1995). "Microscopía de fluorescencia de agotamiento del estado fundamental: un concepto para romper el límite de resolución de difracción". Applied Physics B: Lasers and Optics . 60 (5): 495–497. Bibcode :1995ApPhB..60..495H. doi :10.1007/BF01081333.
  2. ^ por Stefan Bretschneider; Christian Eggeling; Stefan W. Hell (2007). "Rompiendo la barrera de difracción en microscopía de fluorescencia mediante estantería óptica". Physical Review Letters . 98 (5): 218103. Bibcode :2007PhRvL..98u8103B. doi :10.1103/PhysRevLett.98.218103. hdl : 11858/00-001M-0000-0012-E125-B . PMID  17677813.
  3. ^ Eva Rittweger; Dominik Wildanger; Stefan W. Hell (2009). "Nanoscopia de fluorescencia de campo lejano de centros de color de diamantes por agotamiento del estado fundamental" (PDF) . EPL . 86 (1): 14001. Bibcode :2009EL.....8614001R. doi :10.1209/0295-5075/86/14001.
  4. ^ Andriy Chmyrov; Jutta Arden-Jacob; Alexander Zilles; Karl-Heinz Drexhage; Jerker Widengren (2008). "Caracterización de nuevas etiquetas fluorescentes para microscopía de ultraalta resolución". Ciencias fotoquímicas y fotobiológicas . 7 (11): 1378–1385. doi : 10.1039/B810991P . PMID  18958325.