STED microscopy (original) (raw)
誘導放出抑制顕微鏡法（ゆうどうほうしゅつよくせいけんびきょうほう、英語: Stimulated emission depletion microscopy: STED）は、顕微鏡法の一手法。
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| dbo:abstract | Ein STED-Mikroskop (STED = Stimulated Emission Depletion) ist eine besondere Form des Lichtmikroskops, dessen Auflösung nicht beugungsbegrenzt ist. Es kann daher noch Strukturen unterscheiden, die deutlich enger beieinander liegen, als es das von Ernst Abbe formulierte Limit der normalen lichtmikroskopischen Auflösungsgrenze angibt. STED ist eine von mehreren Techniken, die eine solche erhöhte Auflösung erlauben (siehe RESOLFT-Mikroskopie). Wie alle derartigen Verfahren ist auch STED eine Spielart der Fluoreszenzmikroskopie, es setzt also die Verwendung von Fluoreszenz-Farbstoffen voraus. Diese sogenannten Fluorochrome lassen sich durch Licht bestimmter Wellenlängen anregen und strahlen anschließend spontan, innerhalb einiger Nanosekunden, Licht über einen Bereich längerer, energieärmerer Wellenlängen wieder ab. Die spontane Abstrahlung lässt sich aber unterdrücken, wenn intensives Licht einer dieser energieärmeren Wellenlängen zusätzlich eingestrahlt wird: Dann wird die Energie des angeregten Fluorochroms künstlich abgeregt, es kommt zur stimulierten Emission. Von dieser Abregung (engl. Depletion) mittels stimulierter Emission kommt auch die Bezeichnung des Verfahrens. Bei der STED-Mikroskopie wird ein Laserstrahl für die Anregung der Fluorochrome in das Präparat fokussiert. Gleichzeitig wird in die Außenbereiche des Fokus ein Ring aus Abregungslicht gelegt, sodass spontanes Fluoreszenzlicht nur aus einem zentralen Bereich abgestrahlt wird, der kleiner ist als der beugungsbegrenzte Anregungsfokus. Der STED-Effekt ist zunächst auf eine Stelle im Präparat begrenzt. Diese Stelle wird daher wie bei anderen Laser-Scanning-Mikroskopen über das Präparat gerastert, um zwei- oder dreidimensionale Bilder zu erzeugen. STED wurde 1986 von Victor Okhonin in einem sowjetischen Patent zum ersten Mal theoretisch beschrieben. 1994 wurde die Idee von Stefan Hell und Jan Wichmann publiziert und 1999 von Stefan Hell und Thomas Klar experimentell realisiert.Das STED-Mikroskop und die Gruppe um Stefan Hell wurden für ihre Ergebnisse im Jahr 2006 mit dem Deutschen Zukunftspreis ausgezeichnet. Im Oktober 2014 wurde Stefan Hell für die Arbeiten am STED mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet. Es wird unter anderem in der Arbeitsgruppe von Stefan Hell am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen weiterentwickelt. STED-Mikroskope sind auch kommerziell erhältlich. (de) La microscopie STED (stimulated-emission-depletion ou déplétion par émission stimulée) est une microscopie de fluorescence à balayage dont l'illumination est mise en forme pour dépasser la limite de résolution imposée par la diffraction. Cette limite est dépassée en utilisant l'émission stimulée pour éliminer la fluorescence dans les régions extérieures de la réponse impulsionnelle optique d'excitation. La largeur de la zone centrale pouvant encore émettre de la lumière est ajustée grâce à la saturation de la fluorescence. Cette technique permet d'atteindre une résolution de 2,4 nm en champ lointain. Le 8 octobre 2014, l'Allemand Stefan W. Hell a été récompensé par le prix Nobel de chimie, en compagnie de Eric Betzig et William Moerner (États-Unis), pour la mise au point de la microscopie STED. (fr) Stimulated emission depletion (STED) microscopy is one of the techniques that make up super-resolution microscopy. It creates super-resolution images by the selective deactivation of fluorophores, minimizing the area of illumination at the focal point, and thus enhancing the achievable resolution for a given system. It was developed by Stefan W. Hell and Jan Wichmann in 1994, and was first experimentally demonstrated by Hell and Thomas Klar in 1999. Hell was awarded the Nobel Prize in Chemistry in 2014 for its development. In 1986, V.A. Okhonin (Institute of Biophysics, USSR Academy of Sciences, Siberian Branch, Krasnoyarsk) had patented the STED idea. This patent was unknown to Hell and Wichmann in 1994. STED microscopy is one of several types of super resolution microscopy techniques that have recently been developed to bypass the diffraction limit of light microscopy to increase resolution. STED is a deterministic functional technique that exploits the non-linear response of fluorophores commonly used to label biological samples in order to achieve an improvement in resolution, that is to say STED allows for images to be taken at resolutions below the diffraction limit. This differs from the stochastic functional techniques such as Photoactivated localization microscopy (PALM) and stochastic optical reconstruction microscopy (STORM) as these methods use mathematical models to reconstruct a sub diffraction limit from many sets of diffraction limited images. (en) 誘導放出抑制顕微鏡法（ゆうどうほうしゅつよくせいけんびきょうほう、英語: Stimulated emission depletion microscopy: STED）は、顕微鏡法の一手法。 (ja) Mikroskopia STED, Mikroskopia Wymuszonego Wygaszania Emisji (STED z ang. STimulated Emission Depletion – Wymuszone Wygaszanie Emisji) jest jedną z technik mikroskopii wysokorozdzielczej. Wytwarzanie wysokorozdzielczych obrazów jest możliwe dzięki selektywnej dezaktywacji fluoroforów prowadzącej do minimalizacji obszaru oświetlonego w ognisku wiązki. Tym samym zwiększona zostaje maksymalna rozdzielczość danego układu mikroskopowego. W 1986 roku Wiktor Okonin z Instytutu Biofizyki w Krasnojarsku opatentował ideę STED. Technika ta została rozwinięta przez Stefana W. Hella i Jana Wichmanna w 1994 roku, a po raz pierwszy eksperymentalnie pokazana przez Hella i Thomasa Klara w 1999 roku. Za jej opracowanie Hell został nagrodzony Nagrodą Nobla w dziedzinie Chemii w 2014 roku (patent Okonina był prawdopodobnie nieznany Hellowi i Wichmannowi w 1994 roku). Mikroskopia STED jest jedną z kilku technik wysokorozdzielczych, które były w ostatnim czasie opracowane w celu pokonania limitu dyfrakcyjnego mikroskopii świetlnej i zwiększenia rozdzielczości. STED jest deterministyczną techniką funkcjonalną wykorzystującą nieliniową odpowiedź fluoroforów powszechnie używanych w znakowaniu próbek biologicznych w celu polepszenia rozdzielczości, tzn. STED pozwala na uzyskiwanie obrazów z rozdzielczością subdyfrakcyjną. Różni się więc ona od technik stochastycznych takich jak Mikroskopia Lokalizacji Fotoaktywacyjnej (ang. PALM) i Mikroskopia Stochastycznej Rekonstrukcji Optycznej (ang. STORM), które wykorzystują matematyczne modele w celu odtworzenia szczegółów subdyfrakcyjnych z zestawu obrazów ograniczonych dyfrakcją. (pl) STED-микроскопия (англ. Stimulated Emission Depletion Microscopy — микроскопия на основе подавления спонтанного испускания) — разновидность флюоресцентной микроскопии, достигающая разрешения сверх дифракционного предела путём избирательного тушения флюоресценции. Метод был разработан Штефаном Хеллем в 1994 году и продемонстрирован в 1999 году. Удостоен Нобелевской премии по Химии в 2014 г. В 1986 г. В. А. Охонин (Институт Биофизики CO АН СССР) запатентовал идею STED-микроскопа. Этот патент был, по-видимому, неизвестен Хеллю и Вихману в 1994. (ru) |
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