DE102008024568A1 - Spatial resolution imaging of structure of interest in specimen involves marking specimen structure, imaging the specimen, exposing the specimen to light, registering the fluorescent light and determining position of molecules of substance - Google Patents
Spatial resolution imaging of structure of interest in specimen involves marking specimen structure, imaging the specimen, exposing the specimen to light, registering the fluorescent light and determining position of molecules of substance Download PDFInfo
- Publication number
- DE102008024568A1 DE102008024568A1 DE102008024568A DE102008024568A DE102008024568A1 DE 102008024568 A1 DE102008024568 A1 DE 102008024568A1 DE 102008024568 A DE102008024568 A DE 102008024568A DE 102008024568 A DE102008024568 A DE 102008024568A DE 102008024568 A1 DE102008024568 A1 DE 102008024568A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- state
- light
- substance
- sample
- molecules
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 64
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 77
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 59
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 claims description 42
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 16
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 9
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 9
- 238000001454 recorded image Methods 0.000 claims description 5
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 claims description 4
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 230000009870 specific binding Effects 0.000 claims description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 6
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 6
- 108010015776 Glucose oxidase Proteins 0.000 description 5
- 239000004366 Glucose oxidase Substances 0.000 description 5
- 238000000799 fluorescence microscopy Methods 0.000 description 5
- 102000034287 fluorescent proteins Human genes 0.000 description 5
- 108091006047 fluorescent proteins Proteins 0.000 description 5
- 229940116332 glucose oxidase Drugs 0.000 description 5
- 235000019420 glucose oxidase Nutrition 0.000 description 5
- 102000016938 Catalase Human genes 0.000 description 4
- 108010053835 Catalase Proteins 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 239000012062 aqueous buffer Substances 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- VYXSBFYARXAAKO-WTKGSRSZSA-N chembl402140 Chemical compound Cl.C1=2C=C(C)C(NCC)=CC=2OC2=C\C(=N/CC)C(C)=CC2=C1C1=CC=CC=C1C(=O)OCC VYXSBFYARXAAKO-WTKGSRSZSA-N 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- JKMHFZQWWAIEOD-UHFFFAOYSA-N 2-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]ethanesulfonic acid Chemical compound OCC[NH+]1CCN(CCS([O-])(=O)=O)CC1 JKMHFZQWWAIEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006144 Dulbecco’s modified Eagle's medium Substances 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 239000007995 HEPES buffer Substances 0.000 description 1
- 102000029749 Microtubule Human genes 0.000 description 1
- 108091022875 Microtubule Proteins 0.000 description 1
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 1
- 108010006886 Vitrogen Proteins 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000027455 binding Effects 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 210000004688 microtubule Anatomy 0.000 description 1
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- ANRHNWWPFJCPAZ-UHFFFAOYSA-M thionine Chemical compound [Cl-].C1=CC(N)=CC2=[S+]C3=CC(N)=CC=C3N=C21 ANRHNWWPFJCPAZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N21/6456—Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging
- G01N21/6458—Fluorescence microscopy
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/16—Microscopes adapted for ultraviolet illumination ; Fluorescence microscopes
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
- G02B21/365—Control or image processing arrangements for digital or video microscopes
- G02B21/367—Control or image processing arrangements for digital or video microscopes providing an output produced by processing a plurality of individual source images, e.g. image tiling, montage, composite images, depth sectioning, image comparison
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/58—Optics for apodization or superresolution; Optical synthetic aperture systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Description
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum räumlich hochauflösenden Abbilden einer interessierenden Struktur einer Probe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie ein Fluoreszenzlichtmikroskop mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 17.The The invention relates to a method for spatially high resolution Imaging an interesting structure of a sample with the features the preamble of independent claim 1 and a fluorescent light microscope with the features of the preamble of independent claim 17.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Aus
der
Konkretere
Ausführungsformen von phototransformierbaren optischen
Markierungen, die in der
Bei
einem ähnlichen, STORM (Stochastic Optical Reconstruction
Microscopy) genannten und von
Aus
Mit der Summe der Bilder wird die Struktur in der Probe mit einer die Beugungsgrenze unterschreitenden räumlichen Auflösung erfasst.With the sum of the images becomes the structure in the sample with a Diffraction limit below spatial resolution detected.
Die
bei den voranstehend beschriebenen Verfahren verwendeten schaltbaren
Fluoreszenzfarbstoffe sind erstmals bei einem als RESOLFT (Reversible
Saturable OticaL Fluorescence Transition) bezeichneten und aus der
Die Auswahl an schaltbaren Proteinen und Fluorophoren, die für die voranstehend geschilderten Verfahren PALM, STORM, PALMIRA und RESOLFT verwendbar sind, ist verglichen mit der Gesamtzahl der grundsätzlich bekannten und verfügbaren Fluoreszenzfarbstoffe sehr klein. Farbstoffe, die sowohl schaltbar als auch (in einem der Schaltzustände) zur Fluoreszenz fähig sind, sind sehr selten. Sie werden daher in aufwendigen Verfahren synthetisiert und optimiert. Hinzu kommt, dass das Schalt- und das Fluoreszenzverhalten sehr stark von der chemischen Umgebung des Moleküls abhängen. Das gilt sowohl für schaltbare fluoreszente Proteine als auch für schaltbare organische Fluorophore. Dieser Mangel ist als grundsätzlich zu werten und hängt unter anderem damit zusammen, dass Fluoreszenz und Schalten des Moleküls zueinander konkurrierende molekulare Prozesse sind, die oftmals aus ein und demselben angeregten Zustand heraus in Konkurrenz zueinander stehen. Auch die Helligkeit der schaltbaren Fluoreszenzfarbstoffe in ihrem fluoreszenten Zustand, d h. die relative Ausbeute an Fluoreszenzlicht von einem Molekül während wiederholter Anregung ist gegenüber einer Vielzahl nicht-schaltbarer organischer Fluorophore und nicht-schaltbarer fluoreszenter Proteine häufig nur klein. Die starken Beschränkungen durch schaltbare Proteine oder Fluorophore werden jedoch bislang hingenommen, um die durch die voranstehend angesprochenen Verfahren erreichbaren hohen räumlichen Auflösungen bei der Abbildung interessierender Strukturen zu realisieren.The Selection of Switchable Proteins and Fluorophores Used for the above-described methods PALM, STORM, PALMIRA and RESOLFT are usable compared to the total of the principle known and available fluorescent dyes very small. Dyes which are both switchable and (in one of the switching states) are capable of fluorescence, are very rare. They will therefore synthesized and optimized in complex procedures. Come in addition, that the switching and the fluorescence behavior are very different from the depend on the chemical environment of the molecule. The applies to both switchable fluorescent proteins as well for switchable organic fluorophores. This defect is as fundamental and depends inter alia together with that fluorescence and switching of the molecule are competing molecular processes that often out of one and the same excited state in competition with each other stand. Also the brightness of the switchable fluorescent dyes in their fluorescent state, ie. the relative yield of fluorescent light from a molecule during repeated stimulation against a variety of non-switchable organic Fluorophores and non-switchable fluorescent proteins frequently just small. The strong restrictions through switchable However, proteins or fluorophores have been accepted so far the achievable by the above-mentioned methods high spatial resolutions in the picture to realize structures of interest.
Bei
der sogenannten GSD (Ground State Depletion)-Mikroskopie (
AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum räumlich hochauflösenden Abbilden einer interessierenden Struktur einer Probe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 und ein zur Umsetzung dieses Verfahrens geeignetes Fluoreszenzlichtmikroskop aufzuzeigen, mit denen die Auflösungsvorteile der als PALM, STORM oder PALMIRA bekannten Verfahren nutzbar sind, ohne deren Nachteile aufgrund der Beschränkung auf schaltbare Fluoreszenzfarbstoffe in Kauf nehmen zu müssen.Of the Invention is based on the object, a method for spatial high-resolution imaging of a structure of interest a sample having the features of the preamble of the independent claim 1 and a fluorescence light microscope suitable for implementing this method, with which the resolution advantages of as PALM, STORM or PALMIRA known methods are usable without their disadvantages due to the Limited to switchable fluorescent dyes in purchase to have to take.
LÖSUNGSOLUTION
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zum räumlich hochauflösenden Abbilden einer interessierenden Struktur einer Probe mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und durch ein Fluoreszenzlichtmikroskop mit den Merkmalen des neben geordneten Patentanspruchs 17 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des neuen Verfahrens und des neuen Fluoreszenzlichtmikroskops sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.The The object of the invention is achieved by a method for spatial high-resolution imaging of a structure of interest a sample having the features of the independent claim 1 and by a fluorescent light microscope with the features of solved in addition to ordered claim 17. Preferred embodiments of the new method and the new fluorescent light microscope defined in the dependent claims.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION
Bei dem neuen Verfahren sind der erste und der zweite Zustand unterschiedliche elektronische Zustände der Substanz, d. h. Zustände der Substanz, die sich nur in elektronischer Hinsicht voneinander unterscheiden. Zu Beginn des Beaufschlagens der Probe mit dem Licht der einen Wellenlänge wird dessen Intensität so eingestellt, dass die Substanz aus ihrem fluoreszenten ersten Zustand in ihren zweiten nicht fluoreszenten oder zumindest unterscheidbar fluoreszenten Zustand überführt wird, bis mindestens 10%, vorzugsweise mindestens 50%, mehr bevorzugt mindestens 90% und am meisten bevorzugt mindestens 95% der in dem ersten Zustand verbleibenden Moleküle der Substanz den kritischen Abstand zu den ihnen nächst benachbarten Molekülen in dem ersten Zustand aufweisen, der größer als die räumliche Auflösungsgrenze der Abbildung der Probe auf das Sensorarray ist. Dies ist in aller Regel damit gleichbedeutend, dass mehr als 90%, vorzugsweise mehr als 95%, noch mehr bevorzugt mehr als 98% und am meisten bevorzugt mehr als 99% der Moleküle der Substanz in den zweiten elektronischen Zustand überführt werden. Anschließend werden Bilder, in denen das Fluoreszenzlicht, das von der Substanz spontan emittiert wird, registriert wird, mit dem Sensorarray aufgenommen, während die Probe weiter mit dem Licht der einen Wellenlänge beaufschlagt wird. Dabei führt die bei Bedarf gegenüber der anfänglichen Intensität herabgesetzte Intensität des Lichts dazu, dass die sich jeweils noch in dem ersten Zustand befindenden Moleküle zur spontanen Emission von Fluoreszenzlicht angeregt werden, das in den Bildern registriert wird, und zu einem kleineren Teil in den nicht oder anders fluoreszenten zweiten Zustand überführt werden. Dieser kleinere Teil der Moleküle der Substanz ist idealer Weise genau so groß, wie ein Anteil der Moleküle der Substanz, die aus dem zweiten Zustand spontan oder unter Einwirkung desselben Lichts der einen Wellenlänge gleichzeitig in den ersten Zustand zurückkehren. Die fortlaufend mit der Beaufschlagung der Probe mit dem Licht der einen Wellenlänge aufgenommenen Bilder registrieren so immer Fluoreszenzlicht von soweit vereinzelten Molekülen der Substanz, dass deren Position in der Probe mit einer Genauigkeit jenseits der Beugungsgrenze bestimmt werden kann. Aus der Summe der auf diese Weise registrierten Einzelpositionen ist die interessierende Struktur in der Probe, die mit der Substanz markiert ist, ebenfalls mit einer räumlichen Auflösung jenseits der Beugungsgrenze erfassbar.In the new method, the first and second states are different electronic states of the substance, ie, states of the substance that differ only from an electronic point of view. At the beginning of loading the sample with the light of one wavelength, its intensity is adjusted so that the substance is converted from its fluorescent first state to its second non-fluorescent or at least distinguishable fluorescent state, up to at least 10%, preferably at least 50% more Preferably, at least 90% and most preferably at least 95% of the molecules remaining in the first state of the substance have the critical distance to their closest adjacent molecules in the first state that is greater than the spatial resolution limit of imaging the sample on the sensor array. This is usually synonymous with more than 90%, preferably More than 95%, more preferably more than 98% and most preferably more than 99% of the molecules of the substance are converted into the second electronic state. Subsequently, images in which the fluorescent light spontaneously emitted from the substance is registered are recorded with the sensor array while the sample is further supplied with the light of the one wavelength. In this case, the intensity of the light, which is reduced as required relative to the initial intensity, causes the molecules, which are still each in the first state, to be excited for the spontaneous emission of fluorescent light which is registered in the images, and to a lesser extent into the or otherwise fluorescent second state can be transferred. This smaller part of the molecules of the substance is ideally just as large as a proportion of the molecules of the substance which return from the second state spontaneously or under the action of the same light of the one wavelength simultaneously to the first state. The images taken continuously with the exposure of the sample to the light of the one wavelength thus always record fluorescent light from the individual molecules of the substance so far that their position in the sample can be determined with an accuracy beyond the diffraction limit. From the sum of the individual positions registered in this way, the structure of interest in the sample, which is marked with the substance, can also be detected with a spatial resolution beyond the diffraction limit.
Es ist nicht immer erforderlich, die Intensität des Lichts der einen Wellenlänge für die Aufnahme der Bilder herabzusetzen, sondern nur dann, wenn die anfängliche Konzentration der Fluorophore sehr groß war. Bei mittleren und niedrigen Konzentrationen lässt sich die Intensität von vorn herein so einstellen, dass das Vereinzeln und das Registrieren der Moleküle mit demselben Wert der Intensität durchzuführen ist. Dies hängt damit zusammen, dass die Zahl der Photonen, die als Fluoreszenzlicht von dem Fluoreszenzfarbstoff im ersten Zustand hintereinander bis zur Überführung in den zweiten Zustand emittiert werden (im selben Fluoreszenz-Burst), weitgehend unabhängig von der Intensität des verwendeten Lichts ist.It is not always necessary, the intensity of light one wavelength for taking pictures but only if the initial concentration the fluorophore was very large. At middle and low Concentrations can be the intensity of set in front so that the singulating and registering of molecules with the same value of intensity is to perform. This is related to that the number of photons acting as fluorescent light from the fluorescent dye in the first state in succession until the transfer emitted in the second state (in the same fluorescence burst), largely independent of the intensity of the light used is.
Es
ist völlig überraschend, dass das erfindungsgemäße
Verfahren, obwohl es im Wesentlichen denselben Ablauf wie das als
PALMIRA bekannte Verfahren aufweist, ohne schaltbare Proteine oder
Fluorophore auskommt. Vielmehr wird bei dem neuen Verfahren eine
Substanz als Fluoreszenzfarbstoff eingesetzt, die nicht unter die
Definitionen der
Bei dem neuen Verfahren ist es vielfach vorteilhaft, Maßnahmen zu ergreifen, die die Lebensdauer des nicht fluoreszenten zweiten Zustands des Fluoreszenzfarbstoffs in der Probe verändern. Im Gegensatz zur herkömmlichen Fluoreszenzmikroskopie geht es dabei jedoch häufig nicht um eine Verlängerung sondern eine Verkürzung der Lebensdauer des nicht fluoreszenten zweiten Zustands. Zu den Maßnahmen, die eine solche Verkürzung der Lebensdauer bewirken, zählen eine Abkühlung der Probe auf tiefe Temperaturen, bei denen thermische Anregungen zu stoßinduzierten Übergängen reduziert sind, ein Absenken der Konzentration an den Triplettzustand des Fluoreszenzfarbstoffs löschenden Sauerstoff in der Probe, zum Beispiel mit Sauerstoff bindender Glucose-Oxidase oder durch Messen in Vakuum, oder ein Fixieren oder Einbetten der Probe in Polymere, wie beispielsweise PVA. Die erhöhte Lebensdauer des nicht fluoreszenten zweiten Zustands erlaubt es auch mit geringeren Intensitäten des Lichts der einen Wellenlänge, große Anteile des Fluoreszenzfarbstoffs in dem nicht fluoreszenten zweiten Zustands zu halten.at In many cases, it is beneficial for the new process to take measures to seize the life of the non-fluorescent second Change the state of the fluorescent dye in the sample. In contrast to conventional fluorescence microscopy is However, it is often not an extension but a shortening of the life of the non-fluorescent second state. Among the measures that such a reduction effect the life, include a cooling the sample is at low temperatures at which thermal stimuli reduced to collision-induced transitions are a lowering of the concentration to the triplet state of the Fluorescent dye quenching oxygen in the sample, for example, with oxygen-binding glucose oxidase or by Measuring in vacuum, or fixing or embedding the sample in polymers, such as PVA. The increased life of not fluorescent second state also allows it with lower intensities the light of the one wavelength, large proportions of the fluorescent dye in the non-fluorescent second state to keep.
Die bekannte Gefahr des Photobleichens eines herkömmlichen Fluoreszenzfarbstoffs aus seinem Triplettzustand stellt bei dem neuen Verfahren ebenfalls kein Problem dar. Es ist streng genommen ausreichend, wenn ein wesentlicher Anteil der Moleküle des Fluoreszenzfarbstoffs, nachdem sie in ihren zweiten nicht fluoreszenten oder anders fluoreszenten zweiten Zustand gepumpt wurden, einmal in ihren fluoreszenten ersten Zustand zurückkehren. Nach dieser Rückkehr werden die Moleküle einzeln registriert. ihr anschließendes Schicksal ist unerheblich. So können sie erneut in den Triplettzustand gelangen und daraus photogebleicht werden.The known risk of photobleaching of a conventional fluorescent dye from its triplet state is also not a problem in the new process. Strictly speaking, it is sufficient if a substantial proportion of the fluorescent dye molecules are pumped into their second non-fluorescent or otherwise fluorescent second state once to return to their fluorescent first state. After this return, the molecules are registered individually riert. their subsequent fate is irrelevant. So they can get back into the triplet state and be bleached out of it.
Ein teilweises Photobleichen des Fluoreszenzfarbstoffs kann bei dem neuen Verfahren sogar gezielt durchgeführt werden, bevor die verbleibenden ungebleichten Moleküle registriert werden. Das neue Verfahren ist in besonders vorteilhafter Weise durchführbar, wenn die Moleküle des Fluoreszenzfarbstoffs eine gewisse räumliche Dichte in der Probe nicht überschreiten, weil dann ein bestimmter in dem ersten Zustand verbleibender Prozentsatz der Moleküle ebenfalls eine gewisse räumliche Dichte nicht überschreitet, was wesentlich für die getrennte Registrierbarkeit der einzelnen Moleküle ist. Wenn die tatsächliche Konzentration des Fluoreszenzfarbstoffs in der Probe die gewisse räumliche Dichte überschreitet, kann es umgekehrt schwierig werden, die Moleküle einzeln zu registrieren. Zur Beseitigung dieser Schwierigkeit kann der Überschuss an Fluoreszenzfarbstoff mittels einer hohen Intensität des Lichts der einen oder einer anderen Wellenlänge durch Photobleichen ausgeschaltet, das heißt in einen anhaltenden Dunkelzustand überführt werden, der sich von dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand unterscheidet. Typischerweise unterscheidet sich der anhaltende Dunkelzustand, in dem der Fluoreszenzfarbstoff nicht mehr an den Schritten zum Aufnehmen der Bilder für das Registrieren der einzelnen Moleküle beteiligt ist, nicht nur elektronisch, sondern bspw. auch chemisch von dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand, die für dieses Registrieren der einzelnen Moleküle erfindungsgemäß genutzt werden.One partial photobleaching of the fluorescent dye can be carried out in the new procedures can even be carried out specifically before the remaining unbleached molecules are registered. The new method can be carried out in a particularly advantageous manner, if the molecules of the fluorescent dye have a certain do not exceed the spatial density in the sample, because then a certain percentage remaining in the first state the molecules also a certain spatial Density does not exceed what is essential for the separate registrability of the individual molecules is. When the actual concentration of the fluorescent dye in the sample exceeds the certain spatial density, conversely, the molecules may become difficult individually to register. To eliminate this difficulty, the surplus to fluorescent dye by means of a high intensity the light of one or another wavelength by photobleaching switched off, that is converted into a persistent dark state which differs from the first state and the second state. Typically, the persistent dark state differs in which the fluorescent dye is no longer at the steps to Take the pictures for registering each one Molecules involved, not only electronically, but for example also chemically from the first state and the second state, the for this registration of the individual molecules used according to the invention.
Das neue Verfahren wurde mit kommerziell erhältlichen und jedem Fachmann als nicht schaltbar bekannten Fluoreszenzfarbstoffen wie Rhodamin 6G erfolgreich durchgeführt. Seine Durchführung erforderte dabei gegenüber üblicher Fluoreszenzlichtmikroskopie unter Verwendung dieses Fluoreszenzfarbstoffs – abgesehen von abweichenden bevorzugten Details bei der Probenpräparation – ausschließlich eine Abstimmung der Intensität des Lichts der einen Wellenlänge mit der Frequenz, mit der die Bilder mit dem Sensorarray aufgenommen werden. Die hierfür notwendigen apparativen Voraussetzungen sind bei vielen Fluoreszenzlichtmikroskopen vorhanden. Hier muss nur die Steuerung der Intensität des Lichts der einen Wellenlänge gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren modifiziert werden. Alternativ ändert man die Frequenz der Bildaufnahme des Sensorarrays oder einer das Sensorarray aufweisenden Kamera. Entsprechend ist das neue Fluoreszenzlichtmikroskop nur durch eine spezielle Ausbildung der Steuerung für die Intensität des Lichts der einen Wellenlänge gekennzeichnet. Vorzugsweise ist dabei eine Online-Bildverarbeitung für die einzelnen mit dem Sensorarray aufgenommenen Bilder vorgesehen.The new process was using commercially available and each Professional as non-switchable known fluorescent dyes such Rhodamine 6G successfully performed. His execution required compared to conventional fluorescence light microscopy using this fluorescent dye - except of different preferred details in sample preparation - only one Tuning the intensity of the light of a wavelength with the frequency at which the images were taken with the sensor array become. The necessary apparatus requirements are present in many fluorescent light microscopes. Here must just controlling the intensity of the light of one wavelength according to the method of the invention be modified. Alternatively, change the frequency the image recording of the sensor array or a sensor array having Camera. Accordingly, the new fluorescent light microscope is only through a special training of control for the intensity the light of the one wavelength. Preferably is an online image processing for the individual provided with the sensor array images.
Diese Auswertung ist sinnvoll, um die Intensität des Lichts der einen Wellenlänge auf einen solchen Wert einzustellen, der tatsächlich die Registrierung von Fluoreszenzlicht einzelner, räumlich voneinander getrennter Moleküle in den einzelnen Bildern erlaubt. Der eingestellte Wert der Intensität des Lichts der einen Wellenlänge kann ein konstanter Wert sein. Hierzu zählt auch eine sehr schnelle Pulsfolge mit einer viel höheren Frequenz als die Bildfrequenz der aufgenommenen Bilder. Die Intensität des Lichts der einen Wellenlänge kann aber auch einen mit der Abfolge der Aufnahme der Bilder zeitlich modulierten Intensitätsverlauf aufweisen, um beispielsweise zwischen den einzelnen Bildern die Untergruppe der in dem ersten Zustand befindlichen Moleküle der Substanz gezielt einzustellen und während der Aufnahme der einzelnen Bilder primär die Moleküle der eingestellten Untergruppe zur Fluoreszenz anzuregen. Auch dabei kann das Licht der einen Wellenlänge sowohl kontinuierlich (mit dem zeitlich modulierten Intensitätsverlauf) oder in bei der Aufnahme der Bilder nicht aufgelösten Pulsen (ebenfalls mit dem zeitlich modulierten Intensitätsverlauf) auf den jeweils interessierenden Bereich gerichtet werden.These Evaluation is useful to the intensity of the light set a wavelength to such a value actually the registration of fluorescent light individual, spatially separated molecules allowed in the individual pictures. The set value of the intensity The light of one wavelength can be a constant value be. This also includes a very fast pulse sequence a much higher frequency than the frame rate of the recorded Images. The intensity of the light of a wavelength but also one with the sequence of recording the pictures in time have modulated intensity curve, for example between the individual pictures the subgroup of the first State-targeted molecules of the substance targeted and during the recording of each picture primarily the molecules of the selected subgroup fluoresce to stimulate. Here, too, the light of a wavelength both continuously (with the time-modulated intensity curve) or in the unreleased pulses when taking pictures (also with the temporally modulated intensity curve) be directed to the area of interest.
Die Online-Auswertung der einzelnen aufgenommenen Bilder kann dazu dienen, die nicht räumlich trennbaren fluoreszenten Moleküle der Substanz zu ermitteln, wonach die Intensität des Lichts so variiert werden kann, bis ein Dichtegrenzwert für derartige nicht trennbare fluoreszente Moleküle unterschritten ist. Auf diese Weise wird eine Obergrenze für die Intensität des Lichts der einen Wellenlänge definiert. Eine Untergrenze kann dadurch definiert werden, dass die einzelnen aufgenommenen Bilder online bezüglich der maximalen Dichte ausgewertet werden, in der sie trennbare fluoreszente Moleküle der Substanz zeigen, und indem die Intensität des Lichts der einen Wellenlänge variiert wird, bis ein Dichtegrenzwert für derartige trennbare fluoreszente Moleküle von unten erreicht ist. Während es einerseits wichtig ist, dass die Moleküle in dem fluoreszenten Zustand keine so hohe Konzentration aufweisen, dass sie nicht mehr getrennt voneinander registrierbar sind, sollte ihre Konzentration unterhalb dieser Grenze so hoch wie möglich sein, um mit jedem Bild möglichst viele Informationen über die interessierende Struktur zu erhalten.The Online evaluation of each captured image can serve the non-spatially separable fluorescent molecules to determine the substance, according to which the intensity of the light can be varied until a density limit for such not separable fluorescent molecules is below. In this way, there is an upper limit to the intensity the light of the one wavelength defined. A lower limit can be defined by the fact that the individual recorded Images evaluated online for maximum density in which they are separable fluorescent molecules of the Show substance, and by the intensity of the light of the one Wavelength is varied until a density limit for reached such separable fluorescent molecules from below is. While it is important on the one hand that the molecules in the fluorescent state are not so high in concentration that they should no longer be registered separately their concentration below this limit as high as possible Be sure to get as much information about each picture as possible to obtain the structure of interest.
Das anfängliche Beaufschlagen der Substanz mit dem Licht der einen Wellenlänge, das primär dazu dient, sie im wesentlichen in ihren zweiten Zustand zu überführen, kann auch dazu benutzt werden, mit dem Sensorarray eine Intensitätsverteilung des Fluoreszenzlichts von der gesamten Substanz in der Probe aufzunehmen. Diese Intensitätsverteilung entspricht einer Konzentrationsverteilung der Substanz in der Probe mit der räumlichen Auflösung der Abbildung der Probe auf das Sensorarray.The initially applying the substance to the light a wavelength that primarily serves them essentially to convert to their second state, can also be used with the sensor array an intensity distribution of Fluorescence light of the entire substance in the sample record. This intensity distribution corresponds to a concentration distribution the substance in the sample with the spatial resolution the image of the sample on the sensor array.
Diese Konzentrationsverteilung der Substanz in der Probe stellt eine Übersicht über die Lage der mit der Substanz markierten interessierenden Struktur in der Probe bereit. Dies vereinfacht die weiteren Schritte des neuen Verfahrens, da diese so beispielsweise auf solche Bereiche der Probe konzentriert werden können, in denen sich überhaupt Teile der markierten Struktur befinden. Dies ist üblicherweise mit schaltbaren und vor allem mit aktivierbaren Fluorophoren nicht möglich, da diese sich anfangs zum größten Teil nicht im fluoreszierenden Zustand befinden, welches aufgrund des fehlenden Signals eine Übersicht nicht zulässt.These Concentration distribution of the substance in the sample provides an overview the location of the structure of interest labeled with the substance ready in the sample. This simplifies the further steps of the new process, as it applies to such areas the sample can be concentrated in which ever Parts of the marked structure are located. This is usually with switchable and especially with activatable fluorophores not possible, since this is the largest at first Part are not in the fluorescent state, due to the missing signal does not allow an overview.
Abhängig von der Konzentrationsverteilung der Substanz in der Probe kann zudem die Intensität des Lichts der einen Wellenlänge für den jeweils näher betrachteten Bereich eingestellt oder zumindest auf einen in etwa geeigneten Wert für die Feineinstellung voreingestellt werden. Weiterhin kann aufgrund der Konzentrationsverteilung der Substanz in der Probe ein lokales Abbruchkriterium für das Aufnehmen weiterer Bilder desselben Bereichs der Probe definiert werden. Der Informationsgehalt zusätzlicher Bilder eines Bereichs der Probe weist einen abnehmenden Informationsgehalt auf, wobei der Abfall des Informationsgehalts von der Konzentration der Substanz in dem jeweiligen Bereich abhängt. Wenn in einem Bereich nur sehr wenige Moleküle der Substanz sind, reichen relativ wenige Bilder aus, um die Position eines hohen Prozentsatzes der Moleküle zu erfassen. Weitere Bilder stellen nur hierzu redundante Informationen bereit. Anders verhält es sich bei einer sehr hohen Konzentration der Substanz in einem Bereich. Hier werden auch mit vielen Bildern nur kleinere Anteile der Substanz in der Probe erfasst, und jedes weitere Bild stellt neue Informationen zur Verfügung.Dependent from the concentration distribution of the substance in the sample can In addition, the intensity of the light of a wavelength set for the respective closer examined area or at least to an approximately appropriate value for the Fine adjustment to be preset. Furthermore, due to the Concentration distribution of the substance in the sample a local termination criterion for taking more pictures of the same area Sample can be defined. The information content of additional images a portion of the sample has a decreasing information content on, where the drop in the information content of the concentration the substance in the respective area depends. When in an area only very few molecules of the substance are, A relatively small number of images are enough for the position of a high percentage to capture the molecules. More pictures are only available here redundant information ready. It is different at a very high concentration of the substance in one area. Here also with many pictures only smaller portions of the substance become captured in the sample, and each additional image provides new information to disposal.
Konkret kann bei dem neuen Verfahren jede in den aufeinander folgenden Bildern registrierte Position eines Moleküls nicht nur in ein hoch aufgelöstes Gesamtbild der interessierenden Struktur in der Probe, sondern gefaltet mit der PSF (Point Spread Function) der Abbildung der Probe auf das Sensorarray auch in eine Rekonstruktion der anfänglich aufgenommenen Intensitätsverteilung eingetragen werden. Wenn sich diese Rekonstruktion bis zu einem bestimmten Maß an die anfänglich aufgenommene Intensitätsverteilung angenähert hat, sind mit den Positionen weiterer Moleküle aus weiteren Bildern keine nennenswerten weiteren Informationen über die interessierende Struktur zu erwarten. Bei der Faltung mit der PSF kann die Helligkeit des jeweiligen Moleküls als Wichtungsfaktor berücksichtigt werden. Als Maß der Annäherung der Rekonstruktion an die anfänglich aufgenommene Intensitätsverteilung können verschiedene Werte, wie beispielsweise eine Kreuzkorrelation, eine einfache Differenz oder quadratische Abweichung der normierten Intensitätsverteilungen oder Abweichungen zwischen den Raumfrequenzen (Fourier-Transformierten) der Intensitätsverteilungen, genommen werden.Concrete With the new procedure, each one in the consecutive pictures registered position of a molecule not only in a high resolved overall picture of the structure of interest in the sample, but folded with the PSF (Point Spread Function) mapping the sample onto the sensor array also into a reconstruction the initially recorded intensity distribution be registered. If this reconstruction reaches a certain level Measure of the initially recorded intensity distribution approximates the positions of other molecules from further pictures no noteworthy further information about the structure to be expected. When folding with the PSF can the brightness of each molecule as a weighting factor be taken into account. As a measure of approach the reconstruction of the initially recorded intensity distribution different values, such as a cross-correlation, a simple difference or quadratic deviation of the normalized Intensity distributions or deviations between the Spatial frequencies (Fourier transforms) of the intensity distributions, be taken.
Das
neue Verfahren ist besonders gut geeignet, die interessierende Struktur
der Probe mit der nicht schaltbaren Fluorophore zu markieren, indem eine
biologische Probe gentechnisch so verändert wird, dass
sie selbst die nicht schaltbaren Fluoreszenzfarbstoffe oder spezifische
Bindungsplätze für die nicht schaltbaren Fluoreszenzfarbstoffe
oder für daran gekoppelte Linker exprimiert. Besonders
vorteilhaft wird auf diese Weise die interessierende Struktur in
der Probe mit nicht schaltbaren organischen Farbstoffen über
sogenannte small-Labels oder self-labeling Protein Tags wie FlAsh,
Snap-tags oder Halo-tags markiert. Diese und ähnliche Konzepte
sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt, siehe zum Beispiel
Bei dem Fluoreszenzfarbstoff, der bei dem neuen Verfahren zum Einsatz kommt, ist es nicht entscheidend, das sein zweiter elektronischer Zustand nicht fluoreszent, d. h. nicht fluoreszenzfähig und damit vollständig dunkel ist. Er kann auch anders fluoreszent als der erste elektronische Zustand sein. Wenn der Fluoreszenzfarbstoff dabei in dem zweiten Zustand durch dasselbe Licht zur Fluoreszenz angeregt wird wie in seinem ersten elektronischen Zustand, ist es wichtig, dass sich Fluoreszenzlicht, das von dem Fluoreszenzfarbstoff in dem ersten elektronischen Zustand emittiert wird, von dem Fluoreszenzlicht, das von dem Fluoreszenzfarbstoff in dem zweiten elektronischen Zustand emittiert wird, unterscheiden lässt.at the fluorescent dye used in the new method it does not matter that it's second electronic Condition not fluorescent, d. H. not fluorescent and completely dark. He can also fluoresce differently to be the first electronic state. When the fluorescent dye while in the second state by the same light for fluorescence it is stimulated as in its first electronic state important to get fluorescent light from the fluorescent dye is emitted in the first electronic state, of the fluorescent light, that of the fluorescent dye in the second electronic state is emitted, can be distinguished.
Es versteht sich, dass das neue Verfahren mit verschiedenen Maßnahmen kombiniert werden kann, die dem Fachmann insbesondere auf dem Gebiet der als PALM, STORM oder PALMIRA bekannten Verfahren geläufig sind. Hierzu zählen insbesondere Maßnahmen zur dreidimensionalen Auflösung der registrierten Positionen der Moleküle in der Probe, d. h. zur räumlichen Auflösung dieser Positionen auch in z-Richtung. Zu diesen Maßnahmen gehören eine Mehrphotonenanregung des Fluoreszenzfarbstoffs aus seinem ersten Zustand sowohl zur Fluoreszenz als auch zum Überführen in seinen nicht fluoreszenten zweiten Zustand unter Fokussierung des anregenden Lichts der einen Wellenlänge auf die jeweils interessierende Ebene und eine Verwendung von zwei einander gegenüber liegenden Objektiven hoher numerischer Apertur in 4Pi-Konfiguration zum Beaufschlagen der Probe mit dem Licht der einen Wellenlänge und/oder zum Registrieren des Fluoreszenzlichts aus der Probe. Soweit dabei das Lichts jeweils nur in einen oder mehrere einzelne Punkte der Ebene fokussiert wird, ist die Ebene mit diesen Punkten in allen Schritten des Verfahrens, z. B. während der Aufnahme jedes einzelnen Bildes, abzuscannen. Die Fokussierung des Lichts der einen Wellenlänge in einzelne Punkte der Probe kann in vorteilhafter Weise mit einer konfokalen Registrierung des Fluoreszenzlichts aus der Probe kombiniert werden. Alternativ ist es möglich, die Probe orthogonal zur Richtung der Abbildung der Probe auf das Sensorarray mit dem Licht der einen Wellenlänge zu beaufschlagen, aus dem mittels einer Zylinderlinse ein Lichtschnitt geformt wird. Diese Vorgehensweise ist dem Fachmann als SPIM (Selective Plane IlluMination) bekannt.It is understood that the new method can be combined with various measures that are familiar to the person skilled in the art, in particular in the field of methods known as PALM, STORM or PALMIRA. These include, in particular, measures for the three-dimensional resolution of the registered positions of the molecules in the sample, ie for the spatial resolution of these positions also in the z-direction. These measures include multiphoton excitation of the fluorescent dye from its first state both for fluorescence and for conversion to its non-fluorescent second state, focusing the stimulating light of one wavelength onto the plane of interest and using two opposing high numerical aperture objectives in 4Pi configuration for exposing the sample to the light of one wavelength and / or registering the fluorescence zenzlichts from the sample. As far as the light is focused in each case only in one or more individual points of the plane, the plane with these points in all steps of the process, for. B. during the recording of each image to scan. The focusing of the light of the one wavelength into individual points of the sample can be advantageously combined with a confocal registration of the fluorescent light from the sample. Alternatively, it is possible to apply the probe orthogonal to the direction of imaging of the sample onto the sensor array with the light of the one wavelength from which a light cut is formed by means of a cylindrical lens. This procedure is known to the person skilled in the art as SPIM (Selective Plane Illumination).
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.advantageous Further developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The in the introduction to the description advantages of features and combinations of several Features are merely exemplary and may be alternative or cumulatively without compelling advantages of embodiments of the invention must be achieved. Other features are the drawings - in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several Components to each other and their relative arrangement and operative connection - to remove. The combination of features of different embodiments the invention or features of different claims is also different from the chosen relationships the claims possible and is hereby stimulated. This also applies to such features, in separate drawings are shown or mentioned in their description. These Features may also be consistent with features of different claims be combined. Likewise, in the claims listed features for further embodiments the invention omitted.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.in the The invention will now be described with reference to the appended drawings Figures on the basis of preferred embodiments on explained and described.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELEEMBODIMENTS
Bei
dem in
Bei
der Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens auf dem Fluoreszenzlichtmikroskop
Zunächst wird eine interessierende Struktur
in einer Probe mit einem nicht schaltbaren Fluoreszenzfarbstoff
gefärbt.When carrying out the method according to the invention on the fluorescent light microscope
First, a structure of interest in a sample is stained with a non-switchable fluorescent dye.
Danach wird die Probe in eine geeignete Umgebung eingebettet. Dies kann z. B. PVA sein, oder auch ein wässriges Medium (z. B. für lebende Zellen), dem Sauerstoff entzogen wird. Diese Maßnahme ist in der Regel nötig, da bei heutiger Technik und üblichen Fluoreszenzfarbstoffen die Lebensdauer des dunklen Triplettzustands in wässrigen Lösungen ohne Sauerstoffkonzentrationsreduktion nicht ausreichend lang ist, um Einzelmolekülereignisse trennen zu können. Die Sauerstoffreduktion kann z. B. durch Hinzugeben von Glucose-Oxidase und Catalase geschehen. Derartige wässrige Puffer sind allgemein bekannte Medien für die Mikroskopie. Ein Medium, das im Prinzip auch für Lebendzellanwendungen geeignet ist, ist: 88% (v/v) Gibco-DMEM (Invitrogen Corporation, Carlsbad, California) mit 10 mM HEPES, 10% (v/v) Glucose-Oxidase (5 mg/ml, Sigma, G2133), 2% (v/v) Catalase (2 mg/ml, Roche Applied Science, 106810)Thereafter, the sample is embedded in a suitable environment. This can be z. B. PVA, or even an aqueous medium (eg., For living cells) is deprived of oxygen. This measure is usually necessary because with today's technology and conventional fluorescent dyes, the life of the dark triplet state in aqueous solutions without Sauerstoffkonzentrationsreduktion is not long enough to separate single molecule events can. The oxygen reduction can, for. B. done by adding glucose oxidase and catalase. Such aqueous buffers are well-known media for microscopy. A medium that is in principle also suitable for living cell applications is: 88% (v / v) Gibco-DMEM (In Vitrogen Corporation, Carlsbad, California) with 10 mM HEPES, 10% (v / v) glucose oxidase (5 mg / ml, Sigma, G2133), 2% (v / v) catalase (2 mg / ml, Roche Applied Science , 106810)
Vor Beginn der eigentlichen Messung muss u. U., wenn die Markierungsdichte, d. h. die räumliche Dichte des Fluoreszenzfarbstoffs, zu hoch ist, ein ausreichender Anteil der Moleküle des Fluoreszenzfarbstoffs durch geeignetes Bestrahlen der Probe mit dem Licht irreversibel gebleicht werden. Auf jeden Fall muss vor Beginn der Messung durch Einstrahlen des Lichts ein ausreichend großer Anteil der Moleküle aus deren ersten, fluoreszenten in deren zweiten, dunklen Zustand gepumpt werden, so dass die Abbildungen der wenigen, im fluoreszenten Zustand verbleibenden Moleküle auf dem Sensorarray weiter als die Auflösungsgrenze auf ein Sensorarray voneinander entfernt sind. Typische Intensitäten liegen zwischen 1 und 100 kW/cm2, je nach Umgebung und Fluoreszenzfarbstoff. Die Intensitätsverteilung des Fluoreszenzlichts, die zu Beginn des Einstrahlens des Lichts mit dem Sensorarray aufgenommen werden kann, zeigt das auflösungsbegrenzte Bild der interessierenden Struktur. Dieses kann später als Referenz für ein Abbruchkriterium dienen. In der Praxis muss für die Aufnahme des auflösungsbegrenzten Bilds der interessierenden Struktur unter Umständen die Belichtungszeit einer das Sensorarray aufweisenden Kamera oder die Verstärkung derselben anpasst oder ein Intensitätsfilter einsetzt werden, da die Kamera zur Detektion von Einzelmolekülsignalen optimiert sein wird. Alternativ kann auch vor dem Lichtsignal, das zur Überführung der Mehrzahl der Moleküle in den dunklen Zustand dient, ein Lichtsignal geringer Intensität zur Aufnahme eines beugungsbegrenzten Referenzbildes eingestrahlt werden.Before starting the actual measurement u. For example, if the label density, ie, the spatial density of the fluorescent dye, is too high, a sufficient portion of the molecules of the fluorescent dye will be irreversibly bleached by suitably irradiating the sample with the light. In any case, before starting the measurement by irradiating the light, a sufficiently large proportion of the molecules must be pumped from their first, fluorescent to their second, dark state, so that the images of the few molecules remaining in the fluorescent state on the sensor array are wider than the Resolution limit on a sensor array away from each other. Typical intensities are between 1 and 100 kW / cm 2 , depending on the environment and fluorescent dye. The intensity distribution of the fluorescent light, which can be recorded at the beginning of the irradiation of the light with the sensor array, shows the resolution-limited image of the structure of interest. This can later serve as a reference for a termination criterion. In practice, the exposure time of a camera having the sensor array or the gain thereof must be adapted or an intensity filter used to record the resolution-limited image of the structure of interest, since the camera will be optimized for the detection of single-molecule signals. Alternatively, a low-intensity light signal may be irradiated in front of the light signal, which serves to transfer the majority of the molecules to the dark state, in order to record a diffraction-limited reference image.
Sowie ein ausreichender Anteil der Moleküle in den dunklen Zustand gepumpt wurde, kann die eigentliche Messung übergangslos gestartet werden, auf jeden Fall jedoch muss dies in einem Zeitraum geschehen, der viel kleiner ist als die Lebensdauer des dunklen Zustands. Die Belichtungszeit der Einzelbilder richtet sich dabei nach der mittleren Dauer, über die ein Molekül, das sich im ersten, leuchtenden Zustand befindet, Fluoreszenzlicht emittiert, bevor es wieder in den zweiten, dunklen Zustand übergeht. Bei den verwendeten Beispielen führt dies zu einer typischen Belichtungszeit von 2 bis 10 ms. In dieser Zeit wird im Mittel eine Größenordnung von 1000 Photonen pro Molekül auf dem Detektor aufgefangen, bevor es wieder in den dunklen Zustand übergeht.Such as a sufficient proportion of the molecules in the dark state pumped, the actual measurement can be seamless but in any case this must be done in a timeframe which is much smaller than the life of the dark state. The Exposure time of the individual images depends on the average Duration, over which a molecule, which in the first, luminous state is emitted, fluorescent light emitted before it goes back to the second, dark state. at This leads to a typical Exposure time from 2 to 10 ms. In this time, on average, one Order of magnitude of 1000 photons per molecule collected on the detector before returning to the dark state.
Während der Messung kann, nachdem Moleküle durch irreversibles Bleichen verloren gegangen sind, die Intensität des Lichts reduziert werden, um eine optimale Dichte der Moleküle zu erreichen, die sich im ersten Zustand befinden.While The measurement can be made after irreversible molecules Bleaching are lost, the intensity of light be reduced to an optimal density of the molecules reach in the first state.
Die Dauer der gesamten Messung richtet sich nach der Anzahl der Einzelbilder und deren Belichtungszeit. Die nötige Anzahl der Einzelbilder richtet sich nach dem gewählten Abbruchkriterium. Bei komplexeren Strukturen werden typischerweise bis zu 100.000 Einzelbilder aufgenommen. Damit liegt die Gesamtaufnahmezeit in der Größenordnung von Minuten.The Duration of the entire measurement depends on the number of individual images and their exposure time. The required number of frames depends on the selected termination criterion. For more complex Structures typically record up to 100,000 frames. Thus, the total recording time is on the order of magnitude of minutes.
- 11
- Lichtmikroskoplight microscope
- 22
- Probesample
- 33
- Lichtlight
- 44
- Lichtquellelight source
- 55
- Linselens
- 66
- Mikroskopobjektivmicroscope objective
- 77
- Fluoreszenzlichtfluorescent light
- 88th
- dichroitischer Spiegeldichroic mirror
- 99
- FluoreszenzlichtfilterFluorescent light filter
- 1010
- Linselens
- 1111
- Sensorarraysensor array
- 1212
- Spiegelmirror
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - WO 2006/127692 A2 [0002] WO 2006/127692 A2 [0002]
- - WO 2006/127692 [0002, 0003, 0003] - WO 2006/127692 [0002, 0003, 0003]
- - DE 10325460 A [0007, 0014] - DE 10325460 A [0007, 0014]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- - Rust et al. in Nature Methods, 3, 793–796 (2006) [0004] Rust et al. in Nature Methods, 3, 793-796 (2006) [0004]
- - C. Geisler et al.: Resolution of λ/10 in fluorescence microscopy using fast single molecule photo-switching, Appl. Phys. A 88, 223–226 (2007) [0005] C. Geisler et al .: Resolution of λ / 10 in fluorescence microscopy using fast single molecule photo-switching, Appl. Phys. A 88, 223-226 (2007) [0005]
- - S. Bretschneider et al.: Breaking the dfiffraction barrier in fluorescence microscopy by optical shelving, Phys. Rev. Lett. 98, 218103 (2007) [0009] Bretschneider et al .: Breaking the diffraction barrier in fluorescence microscopy by optical shelving, Phys. Rev. Lett. 98, 218103 (2007) [0009]
- - http://www.promega.com/cnotes/cn011/cn011_02.htm [0025] - http://www.promega.com/cnotes/cn011/cn011_02.htm [0025]
- - http://www.covalys.com/ [0025] - http://www.covalys.com/ [0025]
- - BioForum Europe 6, 51–59 (2005) [0025] - BioForum Europe 6, 51-59 (2005) [0025]
Claims (18)
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102008024568A DE102008024568A1 (en) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Spatial resolution imaging of structure of interest in specimen involves marking specimen structure, imaging the specimen, exposing the specimen to light, registering the fluorescent light and determining position of molecules of substance |
CN2009801182663A CN102037347B (en) | 2008-05-21 | 2009-05-20 | High spatial resolution imaging of a structure of interest in a specimen |
EP09749900.8A EP2291641B2 (en) | 2008-05-21 | 2009-05-20 | High spatial resolution imaging of a structure of interest in a specimen |
JP2011509990A JP5787257B2 (en) | 2008-05-21 | 2009-05-20 | High spatial resolution imaging of target structures in a sample |
PCT/EP2009/056194 WO2009141410A1 (en) | 2008-05-21 | 2009-05-20 | High spatial resolution imaging of a structure of interest in a specimen |
US12/949,159 US8174692B2 (en) | 2008-05-21 | 2010-11-18 | High spatial resolution imaging of a structure of interest in a specimen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102008024568A DE102008024568A1 (en) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Spatial resolution imaging of structure of interest in specimen involves marking specimen structure, imaging the specimen, exposing the specimen to light, registering the fluorescent light and determining position of molecules of substance |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102008024568A1 true DE102008024568A1 (en) | 2009-12-03 |
Family
ID=41253685
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102008024568A Withdrawn DE102008024568A1 (en) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Spatial resolution imaging of structure of interest in specimen involves marking specimen structure, imaging the specimen, exposing the specimen to light, registering the fluorescent light and determining position of molecules of substance |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102008024568A1 (en) |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010007730A1 (en) | 2010-02-12 | 2011-08-18 | Leica Microsystems CMS GmbH, 35578 | Method and device for setting a suitable evaluation parameter for a fluorescence microscope |
WO2011107401A1 (en) | 2010-03-01 | 2011-09-09 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Sample holder for a microscope |
DE102010017630A1 (en) | 2010-06-29 | 2011-12-29 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Method and device for light microscopic imaging of a sample structure |
DE102010036709A1 (en) | 2010-07-28 | 2012-02-02 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Device and method for microscopic image acquisition of a sample structure |
DE102010035003A1 (en) * | 2010-08-20 | 2012-02-23 | PicoQuant GmbH. Unternehmen für optoelektronische Forschung und Entwicklung | Detection of fluorescence of fluorophore in sample involves arranging sample on surface of sample carrier, adding redox buffer containing reducing agent and/or oxidation agent, irradiating and detecting fluorescence light |
DE102011001091A1 (en) | 2010-10-19 | 2012-04-19 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Method and device for microscopic image acquisition of a sample structure |
DE102010044013A1 (en) * | 2010-11-16 | 2012-05-16 | Carl Zeiss Microimaging Gmbh | Depth resolution enhanced microscopy |
EP2463702A1 (en) | 2010-12-10 | 2012-06-13 | Leica Microsystems CMS GmbH | Device and method for adjustable fixing of a microscope table to a microscope body |
EP2463704A1 (en) | 2010-12-10 | 2012-06-13 | Leica Microsystems CMS GmbH | Microscope table |
EP2463703A1 (en) | 2010-12-10 | 2012-06-13 | Leica Microsystems CMS GmbH | Microscope table with pivotable lens holder |
DE102011000835A1 (en) | 2011-02-21 | 2012-08-23 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Scanning microscope and method for light microscopic imaging of an object |
DE102011017078A1 (en) | 2011-04-15 | 2012-10-18 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Wide field microscope illumination system and wide field illumination method |
EP2535754A1 (en) | 2011-06-14 | 2012-12-19 | Leica Microsystems CMS GmbH | Sampling microscope and method for imaging an object using a light microscope |
DE102011051086A1 (en) * | 2011-06-15 | 2012-12-20 | MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Method for imaging fluorescent dye with labeled structure in sample, involves emitting fluorescent light in form of detectable photons, and assigning image of structure from location to photons over repetitive scanning of scanning area |
EP2538262A2 (en) | 2011-06-22 | 2012-12-26 | Leica Microsystems CMS GmbH | Method and light-microscopic device to show a sample as an image |
DE102011053232A1 (en) | 2011-09-02 | 2013-03-07 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Microscopic device for three-dimensional localization of point-like object e.g. fluorescent molecule, has evaluation unit that determines axial position of objects with reference to relative position of two light spots |
DE102011055294A1 (en) | 2011-11-11 | 2013-05-16 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Microscopic device and method for the three-dimensional localization of punctiform objects in a sample |
DE102012201003A1 (en) * | 2012-01-24 | 2013-07-25 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Microscope and method for high-resolution 3-D fluorescence microscopy |
DE102013102988A1 (en) | 2013-03-22 | 2014-09-25 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Light microscopic method for the localization of point objects |
WO2015000877A1 (en) | 2013-07-01 | 2015-01-08 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Light-microscopic method of localization microscopy for localizing point objects |
DE102015121920A1 (en) | 2015-12-16 | 2017-06-22 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | High-resolution short-term microscopy method and high-resolution short-term microscope |
US9690086B2 (en) | 2013-11-20 | 2017-06-27 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Wide-field microscope illumination system and wide-field illumination method |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6667830B1 (en) * | 1998-04-09 | 2003-12-23 | Japan Science And Technology Corporation | Super-resolution microscope system and method for illumination |
DE10325460A1 (en) | 2003-04-13 | 2004-11-11 | MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Spatially high-resolution imaging |
WO2006127692A2 (en) | 2005-05-23 | 2006-11-30 | Hess Harald F | Optical microscopy with phototransformable optical labels |
WO2007030835A2 (en) * | 2005-09-10 | 2007-03-15 | Baer Stephen C | High resolution microscopy using an optically switchable fluorophore |
DE102006021317B3 (en) * | 2006-05-06 | 2007-10-11 | MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Sample`s interesting structure spatial high-resolution imaging method, involves adjusting intensity of signal such that ten percentage of molecules of substance have specific distance to adjacent molecules |
US20080032414A1 (en) * | 2006-08-07 | 2008-02-07 | President And Fellows Of Harvard College | Sub-diffraction image resolution and other imaging techniques |
EP1903336A1 (en) * | 2006-09-25 | 2008-03-26 | Leica Microsystems CMS GmbH | Method for spatially high-resolution investigation of the structure of a sample marked with a fluorescent substance |
WO2008074429A1 (en) * | 2006-12-18 | 2008-06-26 | MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Spatial high-resolution representation of a structure |
WO2008080032A2 (en) * | 2006-12-21 | 2008-07-03 | Howard Hughes Medical Institute | Systems and methods for 3-dimensional interferometric microscopy |
WO2009003948A2 (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-08 | Universität Bielefeld | Process for improving the photostability and/or control of the fluorescence intensity of fluorescent dyes |
-
2008
- 2008-05-21 DE DE102008024568A patent/DE102008024568A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6667830B1 (en) * | 1998-04-09 | 2003-12-23 | Japan Science And Technology Corporation | Super-resolution microscope system and method for illumination |
DE10325460A1 (en) | 2003-04-13 | 2004-11-11 | MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Spatially high-resolution imaging |
WO2006127692A2 (en) | 2005-05-23 | 2006-11-30 | Hess Harald F | Optical microscopy with phototransformable optical labels |
WO2007030835A2 (en) * | 2005-09-10 | 2007-03-15 | Baer Stephen C | High resolution microscopy using an optically switchable fluorophore |
DE102006021317B3 (en) * | 2006-05-06 | 2007-10-11 | MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Sample`s interesting structure spatial high-resolution imaging method, involves adjusting intensity of signal such that ten percentage of molecules of substance have specific distance to adjacent molecules |
US20080032414A1 (en) * | 2006-08-07 | 2008-02-07 | President And Fellows Of Harvard College | Sub-diffraction image resolution and other imaging techniques |
EP1903336A1 (en) * | 2006-09-25 | 2008-03-26 | Leica Microsystems CMS GmbH | Method for spatially high-resolution investigation of the structure of a sample marked with a fluorescent substance |
WO2008074429A1 (en) * | 2006-12-18 | 2008-06-26 | MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Spatial high-resolution representation of a structure |
WO2008080032A2 (en) * | 2006-12-21 | 2008-07-03 | Howard Hughes Medical Institute | Systems and methods for 3-dimensional interferometric microscopy |
WO2009003948A2 (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-08 | Universität Bielefeld | Process for improving the photostability and/or control of the fluorescence intensity of fluorescent dyes |
Non-Patent Citations (24)
Title |
---|
Bates,M., (u.a.): Short-Range Spectroscopic Ruler Based on a Single-Molecule Optical Switch, Phys. Rev. Lett., Vol. 94, 2005, S. 108101-1 bis - 4 * |
Betzig,E., (u.a.): Imaging Intracellular Flourescent Proteins at Nanometer Resolution. In: Science, Vol. 313, Sept. 2006, S. 1642-1645 * |
BioForum Europe 6, 51-59 (2005) |
Brecht,A., Gibbs,T.: Self Labeling Protein Tags. In: BioForum Europe, Vol. 6, 2005, S. 50 * |
Bretschneider,S. (u.a.): Breaking the diffraction barrier in fluorescence microscopy by optical shelving. In: Phys. Rev. Lett., Vol. 98, 2007, S. 218103 * |
C. Geisler et al.: Resolution of lambda/10 in fluorescence microscopy using fast single molecule photo-switching, Appl. Phys. A 88, 223-226 (2007) |
Chudakov,D.M., (u.a.): Photoswitchable cyan fluorescent protein for protein tracking. In: Nat. Biotechn., Vol. 22, No. 11, Nov. 2004, S. 1435-1439 * |
Enninga,J., (u.a.): Roundtrip explorations of bacterial infection: from single cells to the entire host and back. In: TRNDS in Microbiol., Vol. 15, No. 11, 2007, S. 483-490 * |
Fölling,J., Bossi,M., Bock,H. (u.a.): Fluorescence nanoscopy by ground-state depletion and single-molecule return. In: Nat. Meth., Vol. 5, No. 11, Nolv. 2008, S. 943-945 * |
Fölling,J., Bossi,M., Bock,H. (u.a.): Fluorescence nanoscopy by ground-state depletion and single-molecule return. In: Nat. Meth., Vol. 5, No. 11, Nolv. 2008, S. 943-945 Heilemann,M., van de Linde,S., Schüttpelz,M. (u.a.): Subdiffraction-Resolution Fluorescence Imaging with Conventional Fluorescent Probes. In: Angew. Chem. Int. Ed., Vol. 47, 2008, S. 6172-6176 (eigeg. am 21.05.2008) van de Linde,S., Schüttpelz,M., Kasper,R. (u.a.): Photoswitching microscopy with subdiffraction-resolution. In: Proc. of SPIE: Single Molecule Spectroscopy and Imaging II. Edited by J.Enderlein et al., Vol. 7185, 2009, S. 71850F-1 bis - 11 Betzig,E., (u.a.): Imaging Intracellular Flourescent Proteins at Nanometer Resolution. In: Science, Vol. 313, Sept. 2006, S. 1642-1645 Rust,M.J., (u.a.): Subdiffraction-limit imaging by stochastic optical reconstruction microscopy (STORM). In: Nat. Meth., Vol. 3, 2006, S. 793-796 Published online: 9 Aug. 2006, (doi:10.1038/nmeth929) Lidke,K.A., (u.a.): Superresolution by |
Geisler,C. (u.a.): Resolution of Lambda/10 in fluorescence microscopy using fast single molecule photo-switching. In: Appl. Phys. A, Vol. 88, 2007, S. 223-226 * |
Gordon,M.P., (u.a.): Single-molecule high-resolution imaging with photobleaching. In: Proc. Natl. Acad. Sc., Vol. 101, No. 17, 2004, S. 6462-6465 * |
Heilemann,M., van de Linde,S., Schüttpelz,M. (u.a.): Subdiffraction-Resolution Fluorescence Imaging with Conventional Fluorescent Probes. In: Angew. Chem. Int. Ed., Vol. 47, 2008, S. 6172-6176 (eigeg. am 21.05.2008) * |
Hess,S.T., (u.a.): Ultra-High Resolution Imaging by Fluorescence Photoactivation Localization Microscopy. In: Biophys. J., Vol. 91, Dec. 2006, S. 4258-4272 * |
http://www.covalys.com/ |
http://www.promega.com/cnotes/cn011/cn011_02.htm |
Lidke,K.A., (u.a.): Superresolution by localization of quantum dots using blinking statistics. In: Opt. Express, Vol. 13, No. 18, Sept. 2005, S. 7052-7062 * |
Los,G.V., (u.a.): Halotag Interchangeable Labeling Technol. for Cell Imaging and Protein Capture. In: Cell Notes, Vol. 11, 2005, S. 2-6 (online), (rech. am 19.08.09). Im Internet: * |
N.N: GPCR internalization and protein relocation assays using self-labeling protein tags. In: Genetic Engineering & biotechn. News, Vol. 27, No. 14, Aug. 2007, S. 42-43 (online), (rech. am 19.08.09). Im Internet: <URL:http://http://www.covalys.com/fileadmin/docum nts/G_protein_coupled_receptor_GEN_vol_27_2007.pdf * |
Qu,X., (u.a.): Nanometer-localized multiple single- molecule fluorescence microscopy. In: Proc. Natl. Acad. Sc., Vol. 101, No. 31, Aug. 2004, S. 11298-11303 * |
Rust et al. in Nature Methods, 3, 793-796 (2006) |
Rust,M.J., (u.a.): Subdiffraction-limit imaging by stochastic optical reconstruction microscopy (STORM). In: Nat. Meth., Vol. 3, 2006, S. 793-796 Published online: 9 Aug. 2006, (doi:10.1038/nmeth929) * |
S. Bretschneider et al.: Breaking the dfiffraction barrier in fluorescence microscopy by optical shelving, Phys. Rev. Lett. 98, 218103 (2007) |
van de Linde,S., Schüttpelz,M., Kasper,R. (u.a.): Photoswitching microscopy with subdiffraction-resolution. In: Proc. of SPIE: Single Molecule Spectroscopy and Imaging II. Edited by J.Enderlein et al., Vol. 7185, 2009, S. 71850F-1 bis - 11 * |
Cited By (70)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010007730B4 (en) | 2010-02-12 | 2021-08-26 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Method and device for setting a suitable evaluation parameter for a fluorescence microscope |
WO2011098304A1 (en) | 2010-02-12 | 2011-08-18 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Method and device for setting a suitable evaluation parameter for a fluorescence microscope |
DE102010007730A1 (en) | 2010-02-12 | 2011-08-18 | Leica Microsystems CMS GmbH, 35578 | Method and device for setting a suitable evaluation parameter for a fluorescence microscope |
US10338369B2 (en) | 2010-02-12 | 2019-07-02 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Method and device for setting a suitable evaluation parameter for a fluorescence microscope |
CN102822719A (en) * | 2010-03-01 | 2012-12-12 | 莱卡微系统Cms有限责任公司 | Sample holder for a microscope |
DE102010009679A1 (en) | 2010-03-01 | 2012-03-08 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Sample holder for a microscope |
CN102822719B (en) * | 2010-03-01 | 2015-03-04 | 莱卡微系统Cms有限责任公司 | Sample holder for a microscope |
DE102010009679B4 (en) * | 2010-03-01 | 2020-03-05 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Sample holder for a microscope and microscope |
WO2011107401A1 (en) | 2010-03-01 | 2011-09-09 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Sample holder for a microscope |
US8970952B2 (en) | 2010-03-01 | 2015-03-03 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Sample holder for a microscope |
WO2012000923A1 (en) | 2010-06-29 | 2012-01-05 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Method and device for light-microscopic imaging of a sample structure |
DE102010017630A1 (en) | 2010-06-29 | 2011-12-29 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Method and device for light microscopic imaging of a sample structure |
US9772485B2 (en) | 2010-06-29 | 2017-09-26 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Method and device for light-microscopic imaging of a sample structure |
DE102010017630B4 (en) * | 2010-06-29 | 2016-06-02 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Method and device for light microscopic imaging of a sample structure |
US9720221B2 (en) | 2010-07-28 | 2017-08-01 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Device and method for acquiring a microscopic image of a sample structure |
WO2012013586A1 (en) | 2010-07-28 | 2012-02-02 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Device and method for microscopic image acquisition of a sample structure |
DE102010036709A1 (en) | 2010-07-28 | 2012-02-02 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Device and method for microscopic image acquisition of a sample structure |
DE102010035003B4 (en) * | 2010-08-20 | 2015-08-06 | PicoQuant GmbH. Unternehmen für optoelektronische Forschung und Entwicklung | Spatially and temporally high-resolution microscopy |
DE102010035003A1 (en) * | 2010-08-20 | 2012-02-23 | PicoQuant GmbH. Unternehmen für optoelektronische Forschung und Entwicklung | Detection of fluorescence of fluorophore in sample involves arranging sample on surface of sample carrier, adding redox buffer containing reducing agent and/or oxidation agent, irradiating and detecting fluorescence light |
EP2444792A1 (en) | 2010-10-19 | 2012-04-25 | Leica Microsystems CMS GmbH | Method and device for microscope imaging of a structure of a sample |
US8922638B2 (en) | 2010-10-19 | 2014-12-30 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Method and apparatus for the microscopic imaging of a sample structure |
DE102011001091A1 (en) | 2010-10-19 | 2012-04-19 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Method and device for microscopic image acquisition of a sample structure |
DE102011001091B4 (en) * | 2010-10-19 | 2017-09-14 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Method and device for microscopic image acquisition of a sample structure |
DE102011001091C5 (en) | 2010-10-19 | 2022-07-14 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Method and device for microscopic image recording of a sample structure |
US9201011B2 (en) | 2010-11-16 | 2015-12-01 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Increased depth-resolution microscopy |
DE102010044013A1 (en) * | 2010-11-16 | 2012-05-16 | Carl Zeiss Microimaging Gmbh | Depth resolution enhanced microscopy |
EP2463702A1 (en) | 2010-12-10 | 2012-06-13 | Leica Microsystems CMS GmbH | Device and method for adjustable fixing of a microscope table to a microscope body |
DE102010061170B4 (en) * | 2010-12-10 | 2015-11-12 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Microscope with pivoting lens mount and microscope with such a microscope stage |
EP2463704A1 (en) | 2010-12-10 | 2012-06-13 | Leica Microsystems CMS GmbH | Microscope table |
US8537462B2 (en) | 2010-12-10 | 2013-09-17 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Microscope stage |
US8559119B2 (en) | 2010-12-10 | 2013-10-15 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Microscope stage with pivotable objective holder |
EP2463703A1 (en) | 2010-12-10 | 2012-06-13 | Leica Microsystems CMS GmbH | Microscope table with pivotable lens holder |
US8867127B2 (en) | 2010-12-10 | 2014-10-21 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Device and method for the adjusted mounting of a microscope stage to a microscope stand |
DE102010061170A1 (en) | 2010-12-10 | 2012-06-14 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Microscope table with swiveling lens mount |
WO2012113752A1 (en) | 2011-02-21 | 2012-08-30 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Scanning microscope and method for the light-microscopic imaging of an object |
DE102011000835C5 (en) | 2011-02-21 | 2019-08-22 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Scanning microscope and method for light microscopic imaging of an object |
DE102011000835B4 (en) * | 2011-02-21 | 2014-04-03 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Scanning microscope and method for light microscopic imaging of an object |
US9030734B2 (en) | 2011-02-21 | 2015-05-12 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Scanning microscope, and method for light microscopy imaging of a specimen |
DE102011000835A1 (en) | 2011-02-21 | 2012-08-23 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Scanning microscope and method for light microscopic imaging of an object |
DE102011017078B4 (en) | 2011-04-15 | 2019-01-31 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Wide field microscope illumination system, use thereof and wide field illumination method |
DE102011017078A1 (en) | 2011-04-15 | 2012-10-18 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Wide field microscope illumination system and wide field illumination method |
WO2012140083A1 (en) | 2011-04-15 | 2012-10-18 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Wide-field microscope illumination system and wide-field illumination method |
US9239456B2 (en) | 2011-04-15 | 2016-01-19 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Widefield microscope illumination system and widefield illumination method |
EP2535754A1 (en) | 2011-06-14 | 2012-12-19 | Leica Microsystems CMS GmbH | Sampling microscope and method for imaging an object using a light microscope |
DE102011051042A1 (en) | 2011-06-14 | 2012-12-20 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Scanning microscope and method for light microscopic imaging of an object |
DE102011051042B4 (en) * | 2011-06-14 | 2016-04-28 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Scanning microscope and method for light microscopic imaging of an object |
US8472113B2 (en) | 2011-06-14 | 2013-06-25 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Scanning microscope and method for light-microscopic imaging of an object |
DE102011051086A1 (en) * | 2011-06-15 | 2012-12-20 | MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Method for imaging fluorescent dye with labeled structure in sample, involves emitting fluorescent light in form of detectable photons, and assigning image of structure from location to photons over repetitive scanning of scanning area |
US9389404B2 (en) | 2011-06-22 | 2016-07-12 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Method and light microscopy apparatus for producing an image of a sample |
EP2538262A2 (en) | 2011-06-22 | 2012-12-26 | Leica Microsystems CMS GmbH | Method and light-microscopic device to show a sample as an image |
DE102011051278A1 (en) | 2011-06-22 | 2012-12-27 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Method and light microscopic device for imaging a sample |
US9488824B2 (en) | 2011-09-02 | 2016-11-08 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Microscopic device and microscopic method for the three-dimensional localization of point-like objects |
DE102011053232B4 (en) | 2011-09-02 | 2020-08-06 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Microscopic device and microscopic method for the three-dimensional localization of punctiform objects |
DE102011053232A1 (en) | 2011-09-02 | 2013-03-07 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Microscopic device for three-dimensional localization of point-like object e.g. fluorescent molecule, has evaluation unit that determines axial position of objects with reference to relative position of two light spots |
US9179131B2 (en) | 2011-11-11 | 2015-11-03 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Microscopic device and method for three-dimensional localization of point-like objects in a specimen |
DE102011055294A1 (en) | 2011-11-11 | 2013-05-16 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Microscopic device and method for the three-dimensional localization of punctiform objects in a sample |
DE102011055294B4 (en) * | 2011-11-11 | 2013-11-07 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Microscopic device and method for the three-dimensional localization of punctiform objects in a sample |
US9885860B2 (en) | 2012-01-24 | 2018-02-06 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Microscope and method for high-resolution 3D fluorescence microscopy |
DE102012201003A1 (en) * | 2012-01-24 | 2013-07-25 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Microscope and method for high-resolution 3-D fluorescence microscopy |
DE102012201003B4 (en) | 2012-01-24 | 2024-07-25 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Microscope and method for high-resolution 3-D fluorescence microscopy |
DE102013102988A1 (en) | 2013-03-22 | 2014-09-25 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Light microscopic method for the localization of point objects |
WO2014147257A1 (en) | 2013-03-22 | 2014-09-25 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Light-microscopy method for locating point objects |
US9665940B2 (en) | 2013-03-22 | 2017-05-30 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Light-microscopy method for locating point objects |
WO2015000877A1 (en) | 2013-07-01 | 2015-01-08 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Light-microscopic method of localization microscopy for localizing point objects |
US10234672B2 (en) | 2013-07-01 | 2019-03-19 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Light-microscopic method of localization microscopy for localizing point objects |
DE102013106895A1 (en) | 2013-07-01 | 2015-01-08 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Light microscopic method for the localization of point objects |
DE102013106895B4 (en) * | 2013-07-01 | 2015-09-17 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Light microscopic method for the localization of point objects |
US9690086B2 (en) | 2013-11-20 | 2017-06-27 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Wide-field microscope illumination system and wide-field illumination method |
US10119914B2 (en) | 2015-12-16 | 2018-11-06 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Fast high-resolution microscopy method and fast high-resolution microscope |
DE102015121920A1 (en) | 2015-12-16 | 2017-06-22 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | High-resolution short-term microscopy method and high-resolution short-term microscope |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102008024568A1 (en) | Spatial resolution imaging of structure of interest in specimen involves marking specimen structure, imaging the specimen, exposing the specimen to light, registering the fluorescent light and determining position of molecules of substance | |
EP2356505B1 (en) | Increased resolution microscopy | |
EP1584918B1 (en) | Method and device for fluorescence lifetime imaging nanoscopy | |
DE102016117096C5 (en) | Method for high-resolution local imaging of a structure in a sample | |
DE102006021317B3 (en) | Sample`s interesting structure spatial high-resolution imaging method, involves adjusting intensity of signal such that ten percentage of molecules of substance have specific distance to adjacent molecules | |
WO2008040435A1 (en) | Luminescence microscopy with enhanced resolution | |
DE102016119263A1 (en) | A method for spatially high-resolution determination of the location of a singled, excitable light for the emission of luminescent light molecule in a sample | |
WO2009132811A1 (en) | Resolution-enhanced luminescence microscopy | |
DE102015002205A1 (en) | Microscopic device with a method for the improved analysis of photon data | |
DE102010028138A1 (en) | Determining the distribution of a substance by scanning with a measuring front | |
EP1616216B1 (en) | High resolution spatial imaging | |
DE102006060180B9 (en) | Method and device for spatially high-resolution imaging of a structure marked with a substance | |
DE102013216124A1 (en) | High-resolution 3D fluorescence microscopy | |
WO2009010506A1 (en) | Method for determining a measurement value based on single molecule events | |
EP3365662B1 (en) | Method and device for high precision imaging of a structure of a sample marked with fluorescence markers | |
DE102006011176B4 (en) | Method and apparatus for spatially high resolution imaging of a structure labeled with a fluorescent dye | |
DE102010035003A1 (en) | Detection of fluorescence of fluorophore in sample involves arranging sample on surface of sample carrier, adding redox buffer containing reducing agent and/or oxidation agent, irradiating and detecting fluorescence light | |
EP1926985A1 (en) | Method and device for high-resolution optical scanning of a specimen | |
DE102019118446A1 (en) | Method and microscope with a correction device for correcting aberration-induced aberrations | |
EP1636624A1 (en) | Method to be used in fluorescence microscopy | |
DE102020130476A1 (en) | Method and laser scanning microscope for imaging a structure of a sample marked with different fluorescent markers | |
DE102017111578A1 (en) | Method for distinguishing individual fluorescent marker molecules in SPDM localization microscopy by their temporal long-term emission behavior over 10 ms |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |