新的荧光显微镜使用方法

卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的研究人员开发了一种新的荧光显微镜方法：STEDD(刺激发射双重耗尽)纳米技术可以生成具有最高分辨率且背景受到抑制的图像。该新方法产生增强的图像质量，这在分析三维，密集排列的亚细胞结构时是有利的。STEDD是STED方法的进一步发展，现在在Nature Photonics中展示。

光学显微镜广泛应用于生命科学领域。其中，它用于微创检查活细胞。然而，传统光学显微镜的分辨率限于光波长的一半，即约200nm，使得最精细的细胞结构在图像中模糊。在过去几年中，开发了各种纳米方法，其克服衍射极限并产生最高分辨率的图像。

2014年，Stefan W. Hell，Eric Betzig和William Moerner因其纳米方法获得了诺贝尔化学奖。现在，卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的研究人员通过改进图像采集改进了地狱开发的STED纳米方法。由此产生的增强图像质量对于三维，密集排列的分子和细胞结构的定量数据分析特别有利。由KIT应用物理研究所(APH)和纳米技术研究所(INT)的Gerd Ulrich Nienhaus教授团队开发的名为STEDD(受激发射双重耗尽)的新纳米方法在Nature Photonics中展示。

在荧光显微镜中，用强聚焦光束扫描待研究的样品，使染料分子发出荧光。逐个像素地登记光量子以构建图像。在STED纳米检查中，用于扫描的激发光束与另一个光束重叠，即所谓的STED光束。其光强度位于激发光束周围。在中心，它是零。而且，STED光束向更高波长移动。

STED光束使用100年前阿尔伯特爱因斯坦首次描述的物理效应，即受激发射，除了在STED光束具有零强度的中心之外，在任何地方都关闭荧光激发。以这种方式，限制了激发并且产生了更清晰的光点用于扫描。然而，高度分辨的STED图像总是具有低分辨率的背景，这是由于STED光束本身的不完全受激耗尽和荧光激发。

Gerd Ulrich Nienhaus的团队现在已经通过另一个STED光束扩展了这种STED方法。STED2光束以一定的时间延迟跟随STED光束并消除中心的有用信号，使得仅保留背景激发。“STED方法基于记录两幅图像，”Nienhaus教授解释道。“在STED2光束到达之前和之后记录的光子分别对第一和第二图像有贡献。”仅包含背景的第二个图像从包含有用的第一个图像逐个像素地减去特定的权重因子。信号加背景。结果是最高分辨率的无背景图像。

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