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Corporate News
US-Patent für SPDMphymod Lokalisationsmikroskopie
31.05.2012
Das Verfahren zur molekularen Nano-Bildgebung in Zellen ermöglicht den Einsatz genetisch nicht veränderter fluoreszierender Proteine und weiterer herkömmlicher Fluoreszenzfarbstoffe.
Super Resolution Mikroskopie im Zellkern einer Knochenzelle. Jeder der 120.000 Punkte repräsentiert ein einzelnes Molekül (Blickfeld 470 µm^2, optische Tiefe 600 nm) (Bild: Prof. Christoph Cremer)
SPDMphymod steht für "Spectral Precision Distance Microscopy with physically modifiable fluorophores". Die Technologie basiert auf dem Phänomen blinkender Moleküle, wobei individuelle Fluorophore Licht gleicher Wellenlänge abgeben, jedoch mit unterschiedlicher spektraler Signatur.
Bei der jetzt in den USA patentierten Methode werden einzelne Moleküle durch sichtbares Laserlicht einer festen Wellenlänge angeregt. Jedes Molekül fällt zunächst in einen mehrere Sekunden bis Minuten dauernden reversiblen dunklen Zustand, von dem aus es in einen fluoreszierenden Zustand zurückkehrt. Dabei emittiert es tausende Photonen innerhalb mehrerer Zehntel ms, bevor es in einen irreversiblen dunklen Zustand zurückfällt.
Auf diese Weise können Zellkomplexe mit einer räumlichen Auflösung von wenigen nm in 2D oder einigen zehn nm im 3D-Modus dargestellt werden. Die 2D-Auflösung erfolgt bis zu einer Dichte von 2,8 x 104/µm2 innerhalb einer Fläche von bis zu 5000 µm2.
Das Verfahren, entwickelt von Christoph Cremer, u.a. Professor am Kirchhoff-Institut für Physik der Universität Heidelberg, birgt viele Vorteile: Es erlaubt ein Arbeiten unter den physiologischen Bedingungen der lebenden Zelle mit Standard-Einbettungsmitteln. Etablierte und kostengünstige Fluoreszenzfarbstoffe wie natürlich vorkommendes GFP und dessen Derivate können ohne weitere Modifikation verwendet werden. Zwei oder drei der herkömmlichen Farbstoffe lassen sich dabei nanoskopisch im Co-Lokalisations-Modus erfassen.
SPDMphymod kombiniert 2D und 3D Super Resolution Mikroskopie – und zwar entweder in Form der strukturierten Beleuchtung oder der Lokalisationsmikroskopie − mit molekularbiologischen Anwendungen wie etwa nanoskopischen Untersuchungen des Zellkerns oder molekularen Studien von Zellkernmembranen und deren Rezeptoren. So lassen sich z.B. verborgene Proteine oder Nukleinsäuren eines pharmakologisch aktiven 3D-Molekül-Komplexes sichtbar machen, ohne den Komplex selbst zu zerstören.
BioPhotonik 2012
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