Die Unschärfegrenze durchbrechen: Die Fehler der Super-Resolution-Bildgebung umgehen

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Medizinische Forscher stehen vor einer Hürde, wenn sie Zellen unter einem Lichtmikroskop untersuchen – den Gesetzen der Physik.

Es ist kompliziert, ein Bild von irgendetwas unterhalb einer bestimmten Größe zu erhalten; optische Blenden und die Wellenlänge des sichtbaren Lichts spielen mit der Klarheit eine vernichtende Rolle.

Sie ist als Beugungsgrenze bekannt und wurde erstmals 1873 von dem deutschen Physiker Ernst Abbe entdeckt.

Sie begrenzt die Auflösung auf höchstens 200 Nanometer (nm) (oder 200 Milliardstel Meter).In den letzten 20 Jahren haben neue “Superauflösungs”-Techniken dieses Hindernis überwunden und Gegenstände bis auf wenige Nanometer genau abgebildet.

Eine davon, die STED-Mikroskopie (oder Stimulated Emission Depletion Microscopy), gewann 2014 sogar den Nobelpreis für Physik.

Doch die Superauflösung hat ihre Grenzen: Sie erfordert entweder komplexe Werkzeuge oder umfangreiche Computerverarbeitung, was zu unscharfen Störungen führen kann.

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Und sie verwendet häufig Molekülfarbstoffe als fluoreszierende Markierungen, die sich unter Laserlicht leicht abbauen, so dass sie für lange Belichtungen nicht verwendet werden können.Am Centre for Nanoscale BioPhotonics (CNBP) erforschen Wissenschaftler eine neue Strategie, die die Zeit, die den Forschern für die Analyse von Zellen unter dem Mikroskop zur Verfügung steht, verlängert.

Sie stützt sich auf die geschickte Verwendung einer anderen Art von Fluoreszenzmarkern, die als Up-Conversion-Nanopartikel oder UCNPs bekannt sind.”Die optischen Eigenschaften der UCNPs bieten viele Möglichkeiten für Biosensorik-Anwendungen und insbesondere für die Superauflösungs-Bildgebung”, sagte Dr.

Simone De Camillis, eine Postdoc-Forschungsstipendiatin am Macquarie University Node des CNBP, die Teil des Teams unter der Leitung von Prof.

Jim Piper, Chefermittler der Gruppe Advanced Detection and Imaging, ist.Das Team entwickelte eine neue Klasse von UCNPs, deren Helligkeit sich abrupt ändert, wenn sie durch Nah-Infrarot-Licht angeregt werden.

Dieses Verhalten kann ausgenutzt werden, um Objekte mit einer Auflösung abzubilden, die halb so hoch ist wie die Beugungsgrenze, so dass diese extrem kleinen Partikel viel deutlicher zu sehen sind.

Darüber hinaus lässt sich die Methode auf die heute in den Labors weit verbreiteten konfokalen Standardmikroskope anwenden.

Weil es darauf angewiesen ist….

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