✖


Jump to content

Микроскопия сверхвысокого разрешения

Микроскопия сверхвысокого разрешения — это серия методов оптической микроскопии , которые позволяют таким изображениям иметь разрешение выше, чем разрешение, налагаемое дифракционным пределом . [1] [2] что происходит из-за дифракции света. [3] Методы визуализации сверхвысокого разрешения основаны на ближнем поле (фотонная туннельная микроскопия). [4] а также те, которые используют суперлинзу Пендри и сканирующую оптическую микроскопию ближнего поля ) или дальнего поля . Среди методов, которые полагаются на последнее, есть те, которые улучшают разрешение лишь незначительно (примерно до двух раз) за пределами дифракционного предела, такие как конфокальная микроскопия с закрытым точечным отверстием или с помощью вычислительных методов, таких как деконволюция. [5] или переназначение пикселей на основе детектора (например, повторное сканирование микроскопии, [6] переназначение пикселей [7] ), микроскоп 4Pi и технологии микроскопии со структурированным освещением, такие как SIM [8] [9] и СМИ .

Существует две основные группы методов микроскопии сверхвысокого разрешения в дальнем поле, которые могут улучшить разрешение в гораздо большем разы: [10]

  1. Детерминированное сверхразрешение: наиболее часто используемые излучатели в биологической микроскопии, флуорофоры , демонстрируют нелинейную реакцию на возбуждение, что можно использовать для повышения разрешения. К таким методам относятся STED , GSD , RESOLFT и SSIM.
  2. Стохастическое сверхразрешение: химическая сложность многих молекулярных источников света придает им сложное временное поведение, которое можно использовать для того, чтобы заставить несколько близлежащих флуорофоров излучать свет в разное время и, таким образом, стать разрешимыми во времени. Эти методы включают визуализацию оптических флуктуаций со сверхвысоким разрешением (SOFI) и все методы локализации одиночных молекул (SMLM), такие как SPDM , SPDMphymod , PALM , FPALM, STORM и dSTORM.

8 октября 2014 года Нобелевская премия по химии была присуждена Эрику Бетцигу , В. Е. Мёрнеру и Стефану Хеллу сверхразрешения за «разработку флуоресцентной микроскопии », которая выводит « оптическую микроскопию в наноразмерность ». [11] [12] Различные методы микроскопии сверхвысокого разрешения все чаще используются биомедицинским исследовательским сообществом, и эти методы становятся незаменимыми инструментами для понимания биологических функций на молекулярном уровне. [13]

История

[ редактировать ]

К 1978 году были разработаны первые теоретические идеи по преодолению предела Аббе , которые предусматривали использование микроскопа 4Pi в качестве конфокального лазерно-сканирующего флуоресцентного микроскопа, где свет фокусируется со всех сторон в общий фокус, который используется для сканирования объекта. путем возбуждения «точка за точкой» в сочетании с обнаружением «точка за точкой». [14] Однако публикация 1978 г. [15] сделал неверный физический вывод (т.е. точечное пятно света) и полностью упустил увеличение осевого разрешения как реальную выгоду от добавления другой стороны телесного угла. [16]

Часть следующей информации была собрана (с разрешения) из обзора методов субдифракционной микроскопии в химическом блоге. [17] [18]

В 1986 году Охонин запатентовал оптический микроскоп сверхвысокого разрешения, основанный на стимулированном излучении. [19]

Методы сверхвысокого разрешения

[ редактировать ]

Фотонная туннельная микроскопия (ПТМ) [20]

[ редактировать ]

Локальное улучшение / ANSOM / оптические наноантенны

[ редактировать ]

Микроскопия оптического случайного картирования ближнего поля (NORM)

[ редактировать ]

Микроскопия оптического случайного картирования ближнего поля (NORM) - это метод получения оптических изображений ближнего поля с помощью микроскопа дальнего поля путем наблюдения за броуновским движением наночастиц в иммерсионной жидкости. [21] [22]

NORM использует сканирование поверхности объекта стохастически движущимися наночастицами. Под микроскопом наночастицы выглядят как симметричные круглые пятна. Ширина пятна эквивалентна функции рассеяния точки (~ 250 нм) и определяется разрешением микроскопа. Латеральные координаты данной частицы можно оценить с точностью, значительно превышающей разрешение микроскопа. Собрав информацию из множества кадров, можно составить карту распределения интенсивности ближнего поля по всему полю зрения микроскопа. По сравнению с NSOM и ANSOM этот метод не требует специального оборудования для позиционирования насадки, имеет большое поле зрения и глубину резкости. За счет большого количества сканирующих «сенсоров» можно добиться получения изображения за более короткое время.

4Пи

[ редактировать ]

Микроскоп 4Pi — это лазерно-сканирующий флуоресцентный микроскоп с улучшенным осевым разрешением . Типичное значение 500–700 нм можно улучшить до 100–150 нм, что соответствует почти сферическому фокальному пятну с объемом в 5–7 раз меньшим, чем у стандартной конфокальной микроскопии .

Улучшение разрешения достигается за счет использования двух противоположных объективов, обе из которых сфокусированы в одном и том же геометрическом положении. Кроме того, разница в длине оптического пути через каждую из двух линз объектива тщательно сведена к минимуму. Благодаря этому молекулы, находящиеся в общей фокальной области обоих объективов, могут когерентно освещаться с обеих сторон, а отраженный или испускаемый свет может когерентно собираться, т.е. возможна когерентная суперпозиция излучаемого света на детекторе. Телесный угол , используемая для освещения и обнаружения, увеличивается и приближается к идеальному случаю, когда образец освещается и обнаруживается со всех сторон одновременно. [23] [24]

До сих пор наилучшее качество микроскопа 4Pi достигалось в сочетании с STED-микроскопией в фиксированных ячейках. [25] и RESOLFT- микроскопия с переключаемыми белками в живых клетках. [26]

Микроскопия структурированного освещения (SIM)

[ редактировать ]
См. Также: Структурированный свет.
Сравнение разрешения, полученного с помощью конфокальной лазерной сканирующей микроскопии (вверху) и микроскопии с трехмерным структурированным освещением (3D-SIM-микроскопия, внизу). Показаны детали ядерной оболочки . Ядерные поры (анти-NPC) красные, ядерная оболочка (анти- ламин ) зеленые, хроматин ( окрашивание DAPI ) синий. Масштабная линейка: 1 мкм.

Микроскопия структурированного освещения (SIM) повышает пространственное разрешение за счет сбора информации из частотного пространства за пределами наблюдаемой области. Этот процесс выполняется в обратном пространстве: преобразование Фурье (FT) изображения SI содержит наложенную дополнительную информацию из разных областей обратного пространства; с несколькими кадрами, где освещение сдвинуто на некоторую фазу , можно вычислительно разделить и восстановить изображение FT, которое имеет гораздо больше информации о разрешении. Обратное Фурье возвращает реконструированное изображение к изображению сверхвысокого разрешения.

SIM-микроскопия потенциально может заменить электронную микроскопию в качестве инструмента для постановки некоторых медицинских диагнозов. К ним относятся диагностика заболеваний почек, [27] рак почки, [28] и заболевания крови. [29]

Хотя термин «микроскопия со структурированным освещением» был придуман другими в более поздние годы, Гуэрра (1995) впервые опубликовал результаты. [30] в котором свет, сформированный решеткой с шагом 50 нм, освещал вторую решетку с шагом 50 нм, при этом решетки были повернуты друг относительно друга на угол, необходимый для достижения увеличения. Хотя длина волны освещения составляла 650 нм, решетка 50 нм легко разрешалась. Это показало почти 5-кратное улучшение по сравнению с пределом разрешения Аббе в 232 нм, который должен был быть наименьшим из полученных для использованной числовой апертуры и длины волны. В дальнейшем развивая эту работу, Герра показал, что сверхразрешенная латеральная топография достигается за счет фазового сдвига исчезающего поля. Несколько патентов США [31] были выданы Герре индивидуально или вместе с коллегами и переданы корпорации Polaroid . Лицензии на эту технологию были приобретены компаниями Dyer Energy Systems, Calimetrics Inc. и Nanoptek Corp. для использования этого метода сверхвысокого разрешения в оптическом хранении данных и микроскопии.

Пространственно-модулированное освещение (SMI)

[ редактировать ]
SMI + TIRF тканей глаза человека, пораженных дегенерацией желтого пятна

Одна реализация структурированного освещения известна как пространственно-модулированное освещение (SMI). Как и стандартное структурированное освещение, метод SMI соответствующим образом изменяет функцию рассеяния точки (PSF) микроскопа. Однако в этом случае «само оптическое разрешение не улучшается»; [32] вместо этого используется структурированное освещение, чтобы максимизировать точность измерения расстояний до флуоресцентных объектов, чтобы «позволить измерять размеры молекул при размерах в несколько десятков нанометров». [32]

Микроскоп Vertico SMI обеспечивает структурированное освещение за счет использования одного или двух противоположных интерферирующих лазерных лучей вдоль оси. Затем отображаемый объект перемещается с высокой точностью по волновому полю или само волновое поле перемещается относительно объекта за счет фазовых сдвигов. Это приводит к улучшению разрешения по осевому размеру и расстоянию. [32] [33] [34]

SMI можно комбинировать с другими технологиями сверхвысокого разрешения, например, с 3D LIMON или LSI- TIRF в качестве интерферометра полного внутреннего отражения с латерально структурированным освещением (этот последний инструмент и метод по сути представляет собой туннельный микроскоп с фазово-сдвинутыми фотонами, в котором используется полное внутреннее отражение). световой микроскоп на отражение со сдвинутым по фазе исчезающим полем (Guerra, 1996) [31] ). Этот метод SMI позволяет получать светооптические изображения распределения автофлуорофоров в срезах тканей глаза человека с непревзойденным оптическим разрешением. Использование трех различных длин волн возбуждения (488, 568 и 647 нм) позволяет собирать спектральную информацию о сигнале автофлуоресценции. Это использовалось для исследования тканей глаза человека, пораженных дегенерацией желтого пятна . [35]

Биосенсорство

[ редактировать ]

Биосенсорство имеет решающее значение для понимания активности клеточных компонентов в клеточной биологии. Генетически закодированные сенсоры изменили это поле и обычно состоят из двух частей: сенсорного домена, который обнаруживает клеточную активность или взаимодействия, и отчетного домена, который генерирует измеримые сигналы. Существует два основных типа датчиков: датчики на основе FRET, использующие два флуорофора для точного количественного определения, но с некоторыми ограничениями, и биосенсоры с одним флуорофором, которые меньше по размеру, быстрее и позволяют проводить мультиплексные эксперименты, но могут иметь проблемы с получением абсолютных значений и обнаружением насыщенность реакции. Различные методы микроскопии, в том числе визуализация оптических флуктуаций со сверхвысоким разрешением, использовались для количественной оценки и мониторинга биологической активности в режиме реального времени. Примеры включают измерение кальция, pH и напряжения. Гринвальд и др. предложить более полный обзор этих приложений. [36]

Детерминированные функциональные методы

[ редактировать ]

Микроскопия обратимых насыщающихся оптических флуоресцентных переходов (RESOLFT) — это оптическая микроскопия с очень высоким разрешением, которая позволяет отображать детали в образцах, которые невозможно получить с помощью традиционной или конфокальной микроскопии . В рамках RESOLFT принципы STED-микроскопии [37] [38] и GSD-микроскопия являются обобщенными. Кроме того, существуют методы, основанные на других концепциях, помимо RESOLFT или SSIM. Например, флуоресцентная микроскопия с использованием оптического И-затвора свойства азот-вакансионного центра , [39] или сверхразрешение за счет стимулированного излучения теплового излучения (SETR), которое использует внутреннюю сверхлинейность излучения черного тела и расширяет концепцию сверхразрешения за пределы микроскопии. [40]

Вынужденное сокращение выбросов (STED)

[ редактировать ]
Основная статья: STED-микроскопия
Улучшение разрешения между традиционной конфокальной микроскопией и STED-микроскопией.

В микроскопии истощения стимулированного излучения (STED) используются два лазерных импульса: импульс возбуждения для возбуждения флуорофоров до их флуоресцентного состояния и импульс STED для девозбуждения флуорофоров посредством стимулированного излучения . [19] [41] [42] [43] [44] [45] На практике сначала подается возбуждающий лазерный импульс, за которым вскоре следует импульс STED (также используется STED без импульсов с использованием лазеров непрерывного действия). Кроме того, импульс STED модифицируется таким образом, что он имеет пятно нулевой интенсивности, совпадающее с фокальным пятном возбуждения. Из-за нелинейной зависимости скорости стимулированного излучения от интенсивности СТЭД-луча все флуорофоры вокруг фокального пятна возбуждения будут находиться в выключенном состоянии (основном состоянии флуорофоров). Сканируя это фокусное пятно, можно получить изображение. Полная ширина на половине максимума (FWHM) функции рассеяния точки (PSF) фокального пятна возбуждения теоретически может быть сжата до произвольной ширины за счет увеличения интенсивности импульса STED в соответствии с уравнением ( 1 ).

   ( 1 )
где ∆r — латеральное разрешение, ∆ — ширина на полувысоте PSF, ограниченного дифракцией, I max — пиковая интенсивность STED-лазера, и — это пороговая интенсивность, необходимая для достижения насыщенного истощения выбросов.

Основным недостатком STED, препятствующим его широкому использованию, является сложность оборудования. С одной стороны, скорость получения изображения относительно низкая для больших полей зрения из-за необходимости сканировать образец для получения изображения. С другой стороны, для меньших полей зрения он может быть очень быстрым: были показаны записи со скоростью до 80 кадров в секунду. [46] [47] Из-за большого значения I s, связанного с STED, существует необходимость в импульсе возбуждения высокой интенсивности, который может привести к повреждению образца.

Истощение основного состояния (GSD)

[ редактировать ]

Микроскопия истощения основного состояния (GSD-микроскопия) использует триплетное состояние флуорофора в качестве выключенного состояния и синглетное состояние в качестве включенного состояния, при этом возбуждающий лазер используется для перемещения флуорофоров на периферии молекулы в синглетном состоянии в тройное состояние. Это очень похоже на STED, где выключенное состояние является основным состоянием флуорофоров, поэтому уравнение ( 1 ) также применимо в этом случае. значение меньше, чем в STED, что делает возможным получение изображений со сверхвысоким разрешением при гораздо меньшей интенсивности лазера. Однако по сравнению с STED флуорофоры, используемые в GSD, обычно менее фотостабильны; и насыщение триплетного состояния может быть труднее реализовать. [48]

Микроскопия с насыщенным структурированным освещением (SSIM)

[ редактировать ]

Микроскопия насыщенного структурированного освещения (SSIM) использует нелинейную зависимость скорости излучения флуорофоров от интенсивности возбуждающего лазера. [49] Применяя синусоидальную диаграмму освещения [50] с пиковой интенсивностью, близкой к той, которая необходима для насыщения флуорофоров в их флуоресцентном состоянии, можно получить муаровые полосы. Полосы содержат пространственную информацию высокого порядка, которую можно извлечь с помощью вычислительных методов. После извлечения информации получается изображение сверхвысокого разрешения.

SSIM требует многократного смещения схемы освещения, что эффективно ограничивает временное разрешение метода. Кроме того, существует потребность в очень фотостабильных флуорофорах из-за условий насыщения, которые наносят радиационное повреждение образцу и ограничивают возможные применения, для которых можно использовать SSIM.

Примеры этой микроскопии показаны в разделе « Микроскопия со структурированным освещением (SIM) : изображения ядер клеток и стадий митоза, записанные с помощью 3D-SIM-микроскопии.

Стохастические функциональные методы

[ редактировать ]

Локализация микроскопии

[ редактировать ]

Микроскопия локализации одиночных молекул (SMLM) объединяет все микроскопические методы, которые достигают сверхразрешения за счет изоляции излучателей и сопоставления их изображений с функцией рассеяния точки (PSF). Обычно ширина функции рассеяния точки (~ 250 нм) ограничивает разрешение. Однако, учитывая изолированный излучатель, можно определить его местоположение с точностью, ограниченной только его интенсивностью, согласно уравнению ( 2 ). [51]

   ( 2 )
где Δloc — точность локализации, Δ — ширина на полувысоте (полная ширина на полувысоте) PSF, а N — количество собранных фотонов.

Этот процесс подбора можно надежно выполнить только для изолированных излучателей (см. «Деконволюция» ), а интересные биологические образцы настолько плотно помечены излучателями, что подбор невозможен, когда все излучатели активны одновременно. Методы SMLM решают эту дилемму, одновременно активируя только небольшое подмножество излучателей, очень точно локализуя эти несколько излучателей, деактивируя их и активируя другое подмножество.

Учитывая пикселизацию фона и камеры, а также использование гауссовой аппроксимации для функции рассеяния точки ( диск Эйри ) типичного микроскопа, теоретическое разрешение предложено Томпсоном и др. [52] и доработано Мортенсеном и др.: [53]

где
* σ Гаусса — стандартное отклонение расположения центров одной и той же молекулы при многократном измерении (например, в кадрах видео). (единица м)
* σ PSF — это стандартное отклонение Гаусса функции рассеяния точки, чья полувысота соответствует Эрнста Аббе уравнению d = λ/(2 NA) . (единица м)
* a — размер каждого пикселя изображения. (единица м)
* N sig — количество фотонов общего PSF по всем интересующим пикселям. (безразмерный)
* N bg — среднее количество фоновых фотонов на пиксель (темные количества уже удалены), которое аппроксимируется квадратом стандартного отклонения Гаусса фонового шума распределения Пуассона каждого пикселя с течением времени или стандартным отклонением всех пикселей только с фоновым шумом. , σ бг 2 . Чем больше σ bg 2 , тем лучше аппроксимация (например, хорошо для σ bg 2 >10, отлично для σ bg 2 >1000). (безразмерный)
* Разрешение FWHM Гаусса примерно в 2,355 раза превышает стандартное отклонение .

Обычно локализационную микроскопию проводят с помощью флуорофоров. Подходящие флуорофоры (например, для STORM) большую часть времени находятся в нефлуоресцентном темном состоянии и активируются стохастически, обычно с помощью возбуждающего лазера низкой интенсивности. Считывающий лазер стимулирует флуоресценцию и обесцвечивает или фотопереключает флуорофоры обратно в темное состояние, обычно в течение 10–100 мс. При накоплении точек для визуализации в наномасштабной топографии (PAINT) флуорофоры нефлуоресцируют до связывания и флуоресцируют после. Фотоны, испускаемые во время фазы флуоресценции, собираются камерой, и полученное изображение флуорофора (которое искажается PSF) может быть аппроксимировано с очень высокой точностью, даже порядка нескольких ангстрем. [54] Повторение процесса несколько тысяч раз гарантирует, что все флуорофоры смогут пройти через яркое состояние и быть записаны. Затем компьютер реконструирует изображение сверхразрешения.

Желательные характеристики флуорофоров, используемых в этих методах, для достижения максимального разрешения, заключаются в том, что они должны быть яркими. То есть они должны иметь высокий коэффициент экстинкции и высокий квантовый выход . Они также должны обладать высоким коэффициентом контрастности (соотношением количества фотонов, излучаемых в светлом состоянии, и числа фотонов, излучаемых в темном состоянии). , желателен плотно размеченный образец Кроме того, согласно критериям Найквиста .

Множество методов локализационной микроскопии различаются главным образом типом используемых флуорофоров.

Спектральная прецизионная дистанционная микроскопия (СПДМ)

[ редактировать ]
Микроскопия одиночной молекулы YFP со сверхвысоким разрешением / SPDMphymod

Одинокий крошечный источник света можно обнаружить гораздо лучше, чем это обычно позволяет разрешение микроскопа: хотя свет будет создавать размытое пятно, компьютерные алгоритмы можно использовать для точного расчета центра размытого пятна, принимая во внимание функция рассеяния точки микроскопа, шумовые свойства детектора и т. д. Однако этот подход не работает, когда слишком много источников расположены близко друг к другу: тогда все источники размываются.

Спектральная прецизионная дистанционная микроскопия (SPDM) — это семейство методов локализации во флуоресцентной микроскопии , которые решают проблему наличия множества источников путем измерения всего нескольких источников одновременно, так что каждый источник «оптически изолирован» от других (т. е. , разделенные расстоянием, превышающим разрешение микроскопа, обычно ~ 200–250 нм), [55] [56] [57] если исследуемые частицы имеют разные спектральные характеристики, так что можно одновременно наблюдать свет всего нескольких молекул, используя соответствующие источники света и фильтры. Это позволяет достичь эффективного оптического разрешения, в несколько раз лучшего, чем обычное оптическое разрешение, которое представлено полушириной основного максимума функции изображения эффективной точки. [55]

Структурное разрешение, достижимое с помощью SPDM, может быть выражено через наименьшее измеримое расстояние между двумя точечными частицами с разными спектральными характеристиками («топологическое разрешение»). Моделирование показало, что при подходящих условиях, касающихся точности локализации, плотности частиц и т. д., «топологическое разрешение» соответствует « пространственной частоте », которая, в терминах классического определения, эквивалентна значительно улучшенному оптическому разрешению. Молекулы также можно различать еще более тонкими способами, основываясь на времени жизни флуоресценции и других методах. [55]

Важное применение имеет исследование генома (изучение функциональной организации генома ) . Еще одна важная область применения — исследование структуры мембран.

СПДМфимод
[ редактировать ]
Двухцветная локализационная микроскопия SPDMphymod/микроскопия сверхвысокого разрешения со слитыми белками GFP и RFP

Локальная микроскопия для многих стандартных флуоресцентных красителей, таких как GFP , красители Alexa и молекулы флуоресцеина , возможна при наличии определенных фотофизических условий. Благодаря технологии так называемых физически модифицируемых флуорофоров (SPDMphymod) для нановизуализации достаточно одной длины волны лазера подходящей интенсивности. [58] в отличие от других технологий локализационной микроскопии, которым необходимы две длины волны лазера, когда используются специальные фотопереключаемые/фотоактивируемые флуоресцентные молекулы. Еще одним примером использования SPDMphymod является анализ частиц вируса табачной мозаики (ВТМ). [59] или изучение взаимодействия вируса и клетки . [60] [61]

Основываясь на переходах синглет-триплетных состояний, для SPDMphymod крайне важно, чтобы этот процесс продолжался и приводил к тому, что отдельная молекула сначала переходит в очень долгоживущее обратимое темное состояние (с периодом полураспада до нескольких секунд) из который он возвращается во флуоресцентное состояние, испуская множество фотонов в течение нескольких миллисекунд, прежде чем вернуться в очень долгоживущее, так называемое необратимое темное состояние. В микроскопии SPDMphymod используются флуоресцентные молекулы, которые излучают одну и ту же спектральную частоту света, но с разными спектральными характеристиками в зависимости от характеристик мигания. Объединив две тысячи изображений одной и той же клетки, можно, используя прецизионные лазерно-оптические измерения, записывать изображения локализации со значительно улучшенным оптическим разрешением. [62]

Стандартными флуоресцентными красителями, уже успешно используемыми с технологией SPDMphymod, являются GFP , RFP , YFP , Alexa 488 , Alexa 568, Alexa 647, Cy2 , Cy3, Atto 488 и флуоресцеин .

Криогенно-оптическая локализация в 3D (ХОЛОДНАЯ)

[ редактировать ]
Криогенная оптическая локализация в трех измерениях (COLD) позволяет определить четыре сайта связывания биотина в белке стрептавидин.

Криогенная оптическая локализация в 3D (COLD) — это метод, который позволяет локализовать несколько флуоресцентных участков внутри одной биомолекулы малого и среднего размера с разрешением в масштабе ангстрема. [54] Точность локализации в этом подходе повышается, поскольку более медленная фотохимия при низких температурах приводит к большему количеству фотонов, которые могут испускаться из каждого флуорофора перед фотообесцвечиванием. [63] [64] В результате криогенная стохастическая локализационная микроскопия достигает субмолекулярного разрешения, необходимого для определения трехмерных положений нескольких флуорофоров, прикрепленных к небольшому белку. Используя алгоритмы, известные из электронной микроскопии, двумерные проекции флуорофоров реконструируются в трехмерную конфигурацию. COLD доводит флуоресцентную микроскопию до ее фундаментального предела, в зависимости от размера этикетки. Этот метод также можно комбинировать с другими методами структурной биологии, такими как рентгеновская кристаллография, магнитно-резонансная спектроскопия и электронная микроскопия, чтобы получить ценную дополнительную информацию и специфичность.

Микроскопия локализации, активируемая связыванием (BALM)

[ редактировать ]
fBALM Микроскопия локализации одиночной молекулы со сверхвысоким разрешением с использованием микроскопии локализации, активируемой связыванием с флуктуацией структуры ДНК

Микроскопия локализации, активируемая связыванием (BALM), представляет собой общую концепцию микроскопии локализации одиночных молекул (SMLM): визуализация ДНК-связывающих красителей со сверхразрешением, основанная на модификации свойств ДНК и красителя. [65] Путем тщательной настройки химической среды, что приводит к локальному обратимому плавлению ДНК и контролю гибридизации над сигналом флуоресценции, можно ввести молекулы ДНК-связывающего красителя. Интеркалирующие красители ДНК и красители, связывающиеся с малой бороздкой, можно использовать для регистрации и оптического выделения только нескольких сигналов ДНК-связывающих красителей одновременно. BALM, основанный на флуктуациях структуры ДНК (fBALM), использовался для выявления наномасштабных различий в ядерной архитектуре с ожидаемым структурным разрешением примерно 50 нм. Визуализация наноструктуры хроматина с помощью локализационной микроскопии, активируемой связыванием, на основе флуктуаций структуры ДНК. [66] Недавно значительное увеличение квантового выхода флуоресценции NIAD-4 при связывании с амилоидом было использовано для БАЛМ-визуализации амилоидных фибрилл. [67] и олигомеры. [68]

ШТОРМ, ПАЛМ и ФПАЛМ

[ редактировать ]
Основная статья: Фотоактивируемая локализационная микроскопия

Микроскопия стохастической оптической реконструкции (STORM), фотоактивируемая локализационная микроскопия (PALM) и флуоресцентная фотоактивационная локализационная микроскопия (FPALM) представляют собой методы визуализации со сверхвысоким разрешением, которые используют последовательную активацию и локализацию фотопереключаемых флуорофоров с временным разрешением для создания изображений с высоким разрешением. Во время визуализации только оптически разрешимая подгруппа флуорофоров активируется до флуоресцентного состояния в любой данный момент, так что положение каждого флуорофора можно определить с высокой точностью, найдя положения центроидов изображений одиночных молекул конкретного флуорофора. Впоследствии одно подмножество флуорофоров деактивируется, а другое активируется и визуализируется. Итерация этого процесса позволяет локализовать многочисленные флуорофоры и построить изображение со сверхвысоким разрешением на основе данных изображения.

Эти три метода были опубликованы независимо в течение короткого периода времени, и их принципы идентичны. Первоначально STORM был описан с использованием красителей Cy5 и Cy3, прикрепленных к нуклеиновым кислотам или белкам. [69] тогда как PALM и FPALM были описаны с использованием фотопереключаемых флуоресцентных белков. [70] [71] В принципе, можно использовать любой фотопереключаемый флуорофор, и STORM был продемонстрирован с использованием множества различных зондов и стратегий мечения. Используя стохастическое фотопереключение одиночных флуорофоров, таких как Cy5, [72] STORM может выполняться с использованием одного источника возбуждения красного лазера. Красный лазер переводит флуорофор Cy5 в темное состояние за счет образования аддукта. [73] [74] и впоследствии возвращает молекулу во флуоресцентное состояние. Вместе со STORM также использовались многие другие красители. [75] [76] [77] [78] [79] [80]

В дополнение к одиночным флуорофорам с STORM можно использовать пары красителей, состоящие из флуорофора-активатора (например, Alexa 405, Cy2 или Cy3) и фотопереключаемого репортерного красителя (например, Cy5, Alexa 647, Cy5.5 или Cy7). . [69] [81] [82] В этой схеме флуорофор-активатор при возбуждении вблизи максимума поглощения служит для реактивации фотопереключаемого красителя во флуоресцентное состояние. Многоцветное изображение было выполнено с использованием разных длин волн активации для различения пар красителей в зависимости от используемого флуорофора-активатора. [81] [82] [83] или использование спектрально различных фотопереключаемых флуорофоров с активаторными флуорофорами или без них. [75] [84] [85] Также можно использовать фотопереключаемые флуоресцентные белки. [70] [71] [85] [86] Высокоспецифическое мечение биологических структур фотопереключаемыми зондами было достигнуто с помощью окрашивания антителами. [81] [82] [83] [87] прямая конъюгация белков, [88] и генетическое кодирование. [70] [71] [85] [86]

STORM также был расширен до трехмерного изображения с использованием оптического астигматизма, в котором эллиптическая форма функции рассеяния точки кодирует положения x, y и z для образцов толщиной до нескольких микрометров. [82] [87] и было продемонстрировано на живых клетках. [85] На сегодняшний день пространственное разрешение, достигнутое с помощью этого метода, составляет ~ 20 нм в латеральном измерении и ~ 50 нм в аксиальном измерении; а временное разрешение составляет 0,1–0,33 с. [ нужна ссылка ]

Накопление точек для визуализации в наномасштабной топографии (PAINT)

[ редактировать ]

Накопление точек для визуализации в наномасштабной топографии (PAINT) — это метод локализации одиночных молекул, который обеспечивает стохастическую флуоресценцию одиночных молекул за счет молекулярной адсорбции/поглощения и фотообесцвечивания/десорбции. [89] [90] Первым использованным красителем был нильский красный , который не флуоресцирует в водном растворе, но флуоресцирует при введении в гидрофобную среду, такую ​​​​как мицеллы или стенки живых клеток. молекулы Таким образом, концентрация красителя поддерживается небольшой, на наномолярном уровне, так что скорость сорбции в области, ограниченной дифракцией, находится в миллисекундном диапазоне. Стохастическое связывание молекул одного красителя (зондов) с иммобилизованной мишенью можно разрешить в пространстве и во времени с помощью обычного широкопольного флуоресцентного микроскопа. Каждый краситель фотообесцвечивается, чтобы вернуть поле в темное состояние, чтобы можно было связывать следующий краситель и наблюдать за ним. Преимущество этого метода по сравнению с другими стохастическими методами заключается в том, что помимо получения сверхразрешенного изображения фиксированной мишени он позволяет измерять динамическую кинетику связывания диффундирующих молекул-зондов в растворе с мишенью. [91] [90]

SPRAIPAINT (SPRAI = суперразрешение от PoweR) сочетает в себе трехмерную технику сверхвысокого разрешения (например, функцию рассеяния точек двойной спирали, разработанную группой Мернера), фотоактивируемые красители, энергозависимую активную перемежаемость и накопление точек для получения изображений в наномасштабной топографии. зависимая активная прерывистость [92] ) может сверхразрешить стенки живых клеток. [93] PAINT работает, поддерживая баланс между скоростью адсорбции/поглощения красителя и скоростью фотообесцвечивания/десорбции. Этот баланс можно оценить с помощью статистических принципов. [94] Скорость адсорбции или абсорбции разбавленного растворенного вещества на поверхности или границе раздела газа или жидкого раствора можно рассчитать с использованием законов диффузии Фика . Скорость фотообесцвечивания/десорбции можно измерить для данного состояния раствора и плотности мощности освещения.

DNA-PAINT была расширена за счет использования обычных красителей, где динамическое связывание и отсоединение меченного красителем ДНК-зонда с фиксированной ДНК-оригами используется для достижения стохастической визуализации одиночных молекул. [95] [96] DNA-PAINT больше не ограничивается красками, чувствительными к окружающей среде, и может измерять как кинетику адсорбции, так и десорбции зондов на мишени. В методе используется эффект размытия камеры движущихся красителей. Когда в растворе диффундирует обычный краситель, его изображение на типичной ПЗС-камере размыто из-за относительно высокой скорости и относительно длительного времени экспозиции камеры, что способствует появлению флуоресцентного фона. Однако когда он связывается с фиксированной целью, краситель перестает двигаться; и можно добиться четкого ввода в функцию разброса точек.

Термин для этого метода — mbPAINT («mb» означает размытие в движении ). [97] Когда флуоресцентный микроскоп полного внутреннего отражения для визуализации используется (TIRF), глубина возбуждения ограничена ~ 100 нм от подложки, что еще больше снижает фон флуоресценции от размытых красителей вблизи подложки и фона в объеме раствора. Очень яркие красители можно использовать для mbPAINT, который дает типичное пространственное разрешение одного кадра ~ 20 нм и кинетическое временное разрешение одной молекулы ~ 20 мс при относительно слабой интенсивности фотовозбуждения, что полезно при изучении молекулярного разделения отдельных белков. [98]

Временное разрешение было дополнительно улучшено (в 20 раз) за счет использования вращательной фазовой маски, помещенной в плоскость Фурье во время сбора данных, и разрешения искаженной функции рассеяния точки, которая содержит временную информацию. Метод получил название «Микроскопия сверхвременного разрешения» (STReM). [99]

Локальная микроскопия без меток

[ редактировать ]
Локальная микроскопия без меток SPDM – микроскопия сверхвысокого разрешения выявляет ранее не обнаруживаемые внутриклеточные структуры

Оптическое разрешение клеточных структур в диапазоне около 50 нм может быть достигнуто даже в клетках без меток с использованием локализационной микроскопии SPDM .

Используя две разные длины волн лазера, SPDM выявляет клеточные объекты, которые невозможно обнаружить в обычных условиях флуоресцентной визуализации в широком поле, а также существенно улучшает разрешение автофлуоресцентных структур.

Для контроля положения обнаруженных объектов на изображении локализации совпадают с положениями на светлопольном изображении. [100]

Микроскопия сверхразрешения без меток также была продемонстрирована с использованием флуктуаций сигнала комбинационного рассеяния света, усиленного поверхностью, на высокооднородной плазмонной метаповерхности. [101]

Микроскопия прямой стохастической оптической реконструкции (dSTORM)

[ редактировать ]

dSTORM использует фотопереключение одного флуорофора. В dSTORM флуорофоры встроены в восстанавливающую и окислительную буферную систему (ROXS), и флуоресценция возбуждается. Иногда, стохастически, флуорофор переходит в триплетное или какое-то другое темное состояние, чувствительное к степени окисления буфера, из которого его можно заставить флуоресцировать, так что можно записать положения отдельных молекул. [102] Разработка метода dSTORM происходила в 3 независимых лабораториях примерно в одно и то же время и называлась также «обратимой фотообесцвеченной микроскопией» (RPM). [103] «Микроскопия истощения основного состояния с последующим возвратом отдельных молекул» (GSDIM), [104] а также ныне общепринятое прозвище dSTORM. [105]

Программное обеспечение для локализационной микроскопии

[ редактировать ]

Локализация микроскопии во многом зависит от программного обеспечения, которое может точно подогнать функцию рассеяния точки (PSF) к миллионам изображений активных флуорофоров в течение нескольких минут. [106] Поскольку классические методы анализа и пакеты программного обеспечения, используемые в естественных науках, слишком медленны для вычислительного решения этих проблем, а для обработки данных, измеряемых минутами, часто требуются часы вычислений, были разработаны специализированные программы. Многие из этих пакетов программного обеспечения для локализации имеют открытый исходный код; они перечислены в SMLM Software Benchmark. [107] После определения положения молекул их необходимо отобразить, и было разработано несколько алгоритмов отображения. [108]

Визуализация оптических колебаний сверхвысокого разрешения (SOFI)

[ редактировать ]
Основная статья: Визуализация оптических флуктуаций сверхвысокого разрешения

Можно обойти необходимость подгонки PSF, присущую микроскопии локализации одиночных молекул (SMLM), путем прямого вычисления временной автокорреляции пикселей. Этот метод называется визуализацией оптических флуктуаций сверхвысокого разрешения (SOFI), и было показано, что он более точен, чем SMLM, когда плотность одновременно активных флуорофоров очень высока.

Вездесущая локализационная микроскопия (OLM)

[ редактировать ]

Вездесущая локализационная микроскопия (OLM) представляет собой расширение методов микроскопии одиночных молекул (SMLM), которые позволяют получать изображения одиночных молекул с высокой плотностью изображений с помощью источника некогерентного света (например, ртутной дуговой лампы) и традиционной установки эпифлуоресцентного микроскопа. [109] Короткая вспышка темно-синего возбуждения (лазером с длиной волны 350–380 нм вместо 405 нм) обеспечивает длительную реактивацию молекул с разрешением 90 нм на тестовых образцах. Наконец, корреляционная визуализация STED и SMLM может быть выполнена на одном и том же биологическом образце с использованием простой среды визуализации, которая может стать основой для дальнейшего повышения разрешения. Эти результаты могут демократизировать получение изображений со сверхвысоким разрешением и помочь любому ученому создавать изображения одиночных молекул с высокой плотностью даже при ограниченном бюджете.

Повышение разрешения за счет последовательной визуализации (RESI)

[ редактировать ]

Повышение разрешения путем последовательной визуализации (RESI) является расширением DNA-PAINT, которое может обеспечить теоретически неограниченное разрешение. [110] Вместо использования одного типа метки для идентификации данного целевого вида, копии одной и той же мишени помечаются ортогональными последовательностями ДНК. При последовательном (т. е. раздельном) отображении облака локализаций, которые перекрываются в обычном SMLM, могут быть (1) разрешены и (2) объединены в одну «супер» локализацию, точность которой масштабируется в зависимости от основного количества локализаций. Поскольку количество достижимых локализаций в DNA-PAINT неограниченно, то и теоретическое разрешение RESI не ограничено. Наложение локализаций RESI из базовых раундов визуализации создает составное изображение с высоким разрешением.

Сочетание техник

[ редактировать ]

3D световая микроскопическая наноразмерная микроскопия (LIMON)

[ редактировать ]
3D двухцветная микроскопия сверхвысокого разрешения с Her2 и Her3 в клетках молочной железы, стандартные красители: Alexa 488, Alexa 568 LIMON

Изображения световой микроскопической наноразмерной микроскопии (3D LIMON) с использованием микроскопа Vertico SMI становятся возможными благодаря сочетанию SMI и SPDM , при котором сначала применяется процесс SMI, а затем SPDM.

Процесс SMI определяет центр частиц и их распространение в направлении оси микроскопа. Хотя центр частиц/молекул можно определить с точностью до 1–2 нм, разброс вокруг этой точки можно определить вплоть до осевого диаметра примерно 30–40 нм.

Впоследствии латеральное положение отдельной частицы/молекулы определяется с помощью SPDM, достигая точности в несколько нанометров. [111]

В качестве биологического приложения в двухцветном трехмерном режиме было достигнуто пространственное расположение кластеров Her2/neu и Her3 . Положения белковых кластеров во всех трех направлениях удалось определить с точностью около 25 нм. [112]

Комплексная корреляционная световая и электронная микроскопия

[ редактировать ]

Сочетание микроскопа сверхвысокого разрешения с электронным микроскопом позволяет визуализировать контекстную информацию с маркировкой, обеспечиваемой флуоресцентными маркерами. Это решает проблему черного фона, с которой сталкивается исследователь при использовании только светового микроскопа. В интегрированной системе образец измеряется обоими микроскопами одновременно. [113]

Совершенствование методов с использованием нейронных сетей

[ редактировать ]

В последнее время, благодаря достижениям в области вычислений искусственного интеллекта, нейронные сети глубокого обучения ( GAN ) стали использоваться для повышения сверхразрешения фотографических изображений, полученных оптическим микроскопом. [114] от 40x до 100x, [115] от 20x с оптическим микроскопом до 1500x, сравнимого с сканирующим электронным микроскопом, через нейронную линзу, [116] а также с позитронно-эмиссионной томографией и флуоресцентной микроскопией. [117]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Нейс А (2010). Методы и ограничения субволновой визуализации . Достижения в области визуализации и электронной физики. Том. 163. стр. 117–140. дои : 10.1016/S1076-5670(10)63003-0 . ISBN  978-0-12-381314-5 .
  2. ^ Стокерт Х.К., Бласкес-Кастро А. (2017). «Глава 20 Микроскопия сверхвысокого разрешения» . Флуоресцентная микроскопия в науках о жизни . Издательство Bentham Science. стр. 687–711. ISBN  978-1-68108-519-7 . Архивировано из оригинала 14 мая 2019 года . Проверено 24 декабря 2017 г.
  3. ^ Аббат Э (1873 г.). «Вклад в теорию микроскопа и микроскопическое восприятие» (PDF) . Архив микроскопической анатомии (на немецком языке). 9 : 413–420. дои : 10.1007/BF02956173 . S2CID   135526560 .
  4. ^ Герра Дж. М. (сентябрь 1990 г.). «Фотонная туннельная микроскопия». Прикладная оптика . 29 (26): 3741–52. Бибкод : 1990ApOpt..29.3741G . дои : 10.1364/AO.29.003741 . ПМИД   20567479 . S2CID   23505916 .
  5. ^ Агард Д.А., Седат Дж.В. (апрель 1983 г.). «Трехмерная архитектура политенного ядра». Природа . 302 (5910): 676–81. Бибкод : 1983Natur.302..676A . дои : 10.1038/302676a0 . ПМИД   6403872 . S2CID   4311047 .
  6. ^ Де Лука ГМ, Бридейк Р.М., Брандт Р.А., Зеленберг Ч.Х., де Йонг Б.Е., Тиммерманс В. и др. (1 ноября 2013 г.). «Повторное сканирование конфокальной микроскопии: сканирование дважды для лучшего разрешения» . Биомедицинская оптика Экспресс . 4 (11): 2644–56. дои : 10.1364/BOE.4.002644 . ПМЦ   3829557 . ПМИД   24298422 .
  7. ^ Шеппард С.Дж., Мехта С.Б., Хайнцманн Р. (август 2013 г.). «Сверхразрешение с помощью сканирующей микроскопии изображений с использованием переназначения пикселей». Оптические письма . 38 (15): 2889–92. Бибкод : 2013OptL...38.2889S . дои : 10.1364/OL.38.002889 . hdl : 1912/6208 . ПМИД   23903171 .
  8. ^ Герра, Джон М. (26 июня 1995 г.). «Сверхразрешение благодаря освещению затухающими волнами, рожденными дифракцией» . Письма по прикладной физике . 66 (26): 3555–3557. Бибкод : 1995АпФЛ..66.3555Г . дои : 10.1063/1.113814 . ISSN   0003-6951 .
  9. ^ Патент США. № 5666197: Устройство и способы, использующие фазовый контроль и анализ затухающего освещения для визуализации и метрологии субволновой топографии боковой поверхности; Джон М. Герра, сентябрь 1997 г. Назначен в Polaroid Corp.
  10. ^ SPIE (март 2015 г.). «Пленарная презентация WE Moerner: Спектроскопия одиночных молекул, визуализация и фотоконтроль - основы микроскопии сверхвысокого разрешения». Отдел новостей SPIE . дои : 10.1117/2.3201503.17 .
  11. ^ Риттер К., Rising M (8 октября 2014 г.). «2 американца и 1 немец получили Нобелевскую премию по химии» . Ассошиэйтед Пресс . Проверено 8 октября 2014 г.
  12. ^ Чанг К. (8 октября 2014 г.). «Два американца и немец удостоены Нобелевской премии по химии» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 8 октября 2014 г.
  13. ^ Вангиндертаэль, Дж.; Камачо, Р.; Семпелс, В.; Мизуно, Х.; Дедекер, П.; Янссен, КПФ (2018). «Введение в оптическую микроскопию сверхвысокого разрешения для предприимчивого биолога» . Методы и приложения во флуоресценции . 6 (2): 022003. Бибкод : 2018MApFl...6b2003V . дои : 10.1088/2050-6120/aaae0c . ISSN   2050-6120 . ПМИД   29422456 .
  14. ^ Кремер С., Кремер Т. (сентябрь 1978 г.). «Соображения по поводу лазерного сканирующего микроскопа с высоким разрешением и глубиной резкости». Микроскопика Акта . 81 (1): 31–44. ПМИД   713859 .
  15. ^ К. Кремер и Т. Кремер (1978): Соображения по поводу лазерного сканирующего микроскопа с высоким разрешением и глубиной резкости Microscopea Acta VOL. 81 НОМЕР 1 сентября, стр. 31–44 (1978).
  16. ^ Нобелевская премия по химии 2014 г. https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2014/hell/biographical/
  17. ^ Часть I и Часть II
  18. ^ Мёрнер В.Е. (2006). «Горы одиночных молекул дают наноразмерные изображения клеток» . Природные методы . 3 (10): 781–782. дои : 10.1038/nmeth1006-781 . ПМЦ   2663419 . ПМИД   16990808 .
  19. ^ Jump up to: а б В. А. Охонин, Способ исследования микроструктуры образцов, Патент SU 1374922 , дата приоритета 10 апреля 1986 г., Опубликовано 30 июля 1991 г. , Реферат по патентам СССР, Раздел EI, Неделя 9218, Derwent Publications Ltd., Лондон, Великобритания; Класс S03, с. 4. Цитируется по патентам США 5394268 А (1993 г.) и США RE38307 Е1 (1995 г.). Из английского перевода : "Сущность изобретения заключается в следующем. Люминесценция возбуждается в образце, помещенном в поле нескольких стоячих световых волн, вызывающих тушение люминесценции за счет вынужденных переходов...".
  20. ^ Герра, Джон М. (10 сентября 1990 г.). «Фотонная туннельная микроскопия» . Прикладная оптика . 29 (26): 3741–3752. Бибкод : 1990ApOpt..29.3741G . дои : 10.1364/AO.29.003741 . ISSN   2155-3165 . ПМИД   20567479 .
  21. ^ Патент США 2009/0116,024, дата приоритета 7 апреля 2006 г.: Ю. В. Микляев, С. А. Ассельборн. Способ получения изображения высокого разрешения.
  22. ^ Микляев Ю.В., Ассельборн С.А., Зайцев К.А., Даршт М.Ю. (2014). «Микроскопия сверхвысокого разрешения в дальнем поле с помощью наноскопии оптического случайного картирования ближнего поля». Прил. Физ. Летт . 105 (11): 113103(1–4). Бибкод : 2014АпФЛ.105к3103М . дои : 10.1063/1.4895922 .
  23. ^ Кремер С. , Кремер Т. (1978). «Соображения относительно лазерного сканирующего микроскопа с высоким разрешением и глубиной резкости» (PDF) . Микроскопика Акта . 81 (1): 31–44. ПМИД   713859 . Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 года . Проверено 22 мая 2011 г.
  24. ^ Хелл С.В., Стельцер Э.Х., Линдек С., Кремер С. (февраль 1994 г.). «Конфокальная микроскопия с увеличенной апертурой обнаружения: конфокальная микроскопия типа B 4Pi» . Оптические письма . 19 (3): 222. Бибкод : 1994OptL...19..222H . CiteSeerX   10.1.1.501.598 . дои : 10.1364/OL.19.000222 . ПМИД   19829598 .
  25. ^ Шмидт Р., Вурм К.А., Якобс С., Энгельхардт Дж., Эгнер А., Хелл С.В. (июнь 2008 г.). «Сферическое наноразмерное фокусное пятно раскрывает внутреннюю часть клеток». Природные методы . 5 (6): 539–44. дои : 10.1038/nmeth.1214 . hdl : 11858/00-001M-0000-0012-DBBB-8 . ПМИД   18488034 . S2CID   16580036 .
  26. ^ Бём У., Хелл С.В., Шмидт Р. (февраль 2016 г.). «4Pi-RESOLFT-наноскопия» . Природные коммуникации . 7 (10504): 10504. Бибкод : 2016NatCo...710504B . дои : 10.1038/ncomms10504 . ПМК   4740410 . ПМИД   26833381 .
  27. ^ Пуллман Дж.М., Нилк Дж., Кэмпбелл Э.К., Ганн-Мур Ф.Дж., Пристовский М.Б., Дхолакия К. (февраль 2016 г.). «Визуализация субструктуры подоцитов с помощью структурированной световой микроскопии (SIM): новый подход к нефротическим заболеваниям» . Биомедицинская оптика Экспресс . 7 (2): 302–11. дои : 10.1364/BOE.7.000302 . ПМЦ   4771450 . ПМИД   26977341 .
  28. ^ Лю Дж., Ван М., Тулман Д., Мандава С.Х., Элфер К.Н., Габриэльсон А. и др. (декабрь 2016 г.). «Неразрушающая диагностика рака почки с помощью биопсии почки с помощью центральной иглы 18 калибра с использованием двухцветной флуоресцентной микроскопии со структурированным освещением» . Урология . 98 : 195–199. дои : 10.1016/j.urology.2016.08.036 . ПМК   5553202 . ПМИД   27597632 .
  29. ^ Уэстморленд Д., Шоу М., Граймс В., Меткалф Д.Дж., Берден Дж.Дж., Гомес К. и др. (апрель 2016 г.). «Микроскопия сверхвысокого разрешения как потенциальный подход к диагностике нарушений тромбоцитарных гранул» . Журнал тромбозов и гемостаза . 14 (4): 839–49. дои : 10.1111/jth.13269 . ПМЦ   4982064 . ПМИД   26806224 .
  30. ^ Герра Дж. М. (1995). «Сверхразрешение за счет мимолетных волн, рожденных дифракцией». Прил. Физ. Летт. 66 (26): 3555. Бибкод : 1995ApPhL..66.3555G . дои : 10.1063/1.113814 .
  31. ^ Jump up to: а б патент США № 5774221 «Устройство и способы обеспечения затухающего освещения с управляемой фазой» (1996 г.) ; Номер 5,666,197, Аппаратура и методы, использующие фазовый контроль и анализ затухания света для визуализации и метрологии субволновой топографии боковой поверхности (1996) , и номер 5,715,059, Темное поле, системы и методы туннелирования фотонов (1996).
  32. ^ Jump up to: а б с Рейманн Дж., Баддели Д., Гункель М., Леммер П., Штадтер В., Джегу Т. и др. (2008). «Высокоточный структурный анализ субъядерных комплексов в фиксированных и живых клетках с помощью микроскопии с пространственно-модулированным освещением (SMI)» . Хромосомные исследования . 16 (3): 367–82. дои : 10.1007/s10577-008-1238-2 . ПМИД   18461478 .
  33. ^ Хайнцманн Р., Кремер С. (1999). Биджио И.Дж., Шнекенбургер Х., Славик Дж., Сванберг К., Виалле П.М. (ред.). «Микроскопия с латеральным модулированным возбуждением: улучшение разрешения за счет использования дифракционной решетки ». Учеб. ШПИОН . Оптическая биопсия и микроскопические методы III. 3568 : 185–196. Бибкод : 1999SPIE.3568..185H . дои : 10.1117/12.336833 . S2CID   128763403 .
  34. ^ Патент США 7 342 717, подан 10 июля 1997 г.: Кристоф Кремер, Майкл Хаусманн, Иоахим Брэдл, Бернхард Шнайдер Волновой полевой микроскоп с функцией распределения точки обнаружения.
  35. ^ Бест Дж., Амбергер Р., Баддели Д., Ах Т., Дитмар С., Хайнцманн Р., Кремер С. (июнь 2011 г.). «Микроскопия структурированного освещения автофлуоресцентных агрегатов в тканях человека». Микрон . 42 (4): 330–5. дои : 10.1016/j.micron.2010.06.016 . ПМИД   20926302 .
  36. ^ Хьюгельер, Зиверт; Колози, Польша; Лакадамьяли, Мелике (9 мая 2023 г.). «Количественная микроскопия локализации одиночных молекул» . Ежегодный обзор биофизики . 52 (1): 139–160. doi : 10.1146/annurev-biophys-111622-091212 . ISSN   1936-122Х . ПМЦ   11268362 .
  37. ^ Hell SW, Wichmann J (июнь 1994 г.). «Преодоление предела дифракционного разрешения с помощью стимулированной эмиссии: флуоресцентная микроскопия с истощением стимулированной эмиссии» . Оптические письма . 19 (11): 780–2. Бибкод : 1994OptL...19..780H . дои : 10.1364/OL.19.000780 . ПМИД   19844443 .
  38. ^ Клар Т.А., Hell SW (июль 1999 г.). «Субдифракционное разрешение в флуоресцентной микроскопии дальнего поля» . Оптические письма . 24 (14): 954–6. Бибкод : 1999OptL...24..954K . дои : 10.1364/OL.24.000954 . ПМИД   18073907 .
  39. ^ Квон Дж., Лим Ю., Юнг Дж., Ким С.К. (июнь 2012 г.). «Новый метод субдифракционной микроскопии: двухточечная микроскопия с И-затвором на наноалмазах (АЛМАЗ)» . Оптика Экспресс . 20 (12): 13347–56. Бибкод : 2012OExpr..2013347K . дои : 10.1364/OE.20.013347 . ПМИД   22714363 .
  40. ^ Грасиани Дж., Амблар Ф. (декабрь 2019 г.). «Сверхразрешение, обеспечиваемое сколь угодно сильной сверхлинейностью излучения абсолютно черного тела» . Природные коммуникации . 10 (1): 5761. Бибкод : 2019NatCo..10.5761G . дои : 10.1038/s41467-019-13780-4 . ПМЦ   6917796 . PMID   31848354 .
  41. ^ Фернандес-Суарес М., Тинг А.Ю. (декабрь 2008 г.). «Флуоресцентные зонды для визуализации живых клеток со сверхвысоким разрешением». Nature Reviews Молекулярно-клеточная биология . 9 (12): 929–43. дои : 10.1038/nrm2531 . ПМИД   19002208 . S2CID   2752640 .
  42. ^ Ад SW (май 2007 г.). «Оптическая наноскопия дальнего поля» . Наука . 316 (5828): 1153–8. Бибкод : 2007Sci...316.1153H . дои : 10.1126/science.1137395 . hdl : 11858/00-001M-0000-0012-E11C-1 . ПМИД   17525330 .
  43. ^ Хуан Б., Бейтс М., Чжуан Икс (2009). «Флуоресцентная микроскопия сверхвысокого разрешения» . Ежегодный обзор биохимии . 78 : 993–1016. doi : 10.1146/annurev.biochem.77.061906.092014 . ПМЦ   2835776 . ПМИД   19489737 .
  44. ^ Виллиг К.И., Риццоли С.О., Вестфаль В., Ян Р., Хелл С.В. (апрель 2006 г.). «STED-микроскопия показывает, что синаптотагмин остается сгруппированным после экзоцитоза синаптических пузырьков». Природа . 440 (7086): 935–9. Бибкод : 2006Natur.440..935W . дои : 10.1038/nature04592 . ПМИД   16612384 . S2CID   4326130 .
  45. ^ Паттерсон Г.Х. (октябрь 2009 г.). «Флуоресцентная микроскопия ниже дифракционного предела» . Семинары по клеточной биологии и биологии развития . 20 (8): 886–93. дои : 10.1016/j.semcdb.2009.08.006 . ПМК   2784032 . ПМИД   19698798 .
  46. ^ Вестфаль В., Лаутербах М.А., Ди Никола А., Hell SW (2007). «Динамическая наноскопия дальнего поля» . Новый журнал физики . 9 (12): 435. Бибкод : 2007NJPh....9..435W . дои : 10.1088/1367-2630/12.09.435 .
  47. ^ Вестфаль В., Риццоли С.О., Лаутербах М.А., Камин Д., Ян Р., Хелл С.В. (апрель 2008 г.). «Оптическая наноскопия в дальнем поле с видеоскоростью анализирует движение синаптических пузырьков» . Наука . 320 (5873): 246–9. Бибкод : 2008Sci...320..246W . дои : 10.1126/science.1154228 . ПМИД   18292304 . S2CID   14169050 .
  48. ^ Чмыров А., Арден-Джейкоб Дж., Зиллес А., Дрексхаге К.Х., Виденгрен Дж. (ноябрь 2008 г.). «Характеристика новых флуоресцентных меток для микроскопии сверхвысокого разрешения» . Фотохимические и фотобиологические науки . 7 (11): 1378–85. дои : 10.1039/B810991P . ПМИД   18958325 . S2CID   31540725 .
  49. ^ Густафссон М.Г. (сентябрь 2005 г.). «Нелинейная микроскопия со структурированным освещением: широкопольная флуоресцентная визуализация с теоретически неограниченным разрешением» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 102 (37): 13081–6. Бибкод : 2005PNAS..10213081G . дои : 10.1073/pnas.0406877102 . ПМК   1201569 . ПМИД   16141335 .
  50. ^ Герра Дж. М. (1995). «Сверхразрешение за счет мимолетных волн, рожденных дифракцией». Прил. Физ. Летт. 66 (26): 3555–3557. Бибкод : 1995АпФЛ..66.3555Г . дои : 10.1063/1.113814 .
  51. ^ фон Дицманн А., Шехтман Ю., Мёрнер В.Е. (июнь 2017 г.). «Трехмерная локализация одиночных молекул для получения изображений со сверхвысоким разрешением и отслеживания одиночных частиц» . Химические обзоры . 117 (11): 7244–7275. doi : 10.1021/acs.chemrev.6b00629 . ПМЦ   5471132 . ПМИД   28151646 .
  52. ^ Томпсон Р.Э., Ларсон Д.Р., Уэбб В.В. (май 2002 г.). «Точный нанометровый анализ локализации отдельных флуоресцентных зондов» . Биофизический журнал . 82 (5): 2775–83. Бибкод : 2002BpJ....82.2775T . дои : 10.1016/S0006-3495(02)75618-X . ПМК   1302065 . ПМИД   11964263 .
  53. ^ Мортенсен К.И., Черчман Л.С., Спудич Дж.А., Фливбьерг Х. (май 2010 г.). «Оптимизированный анализ локализации для отслеживания одиночных молекул и микроскопии сверхвысокого разрешения» . Природные методы . 7 (5): 377–81. дои : 10.1038/nmeth.1447 . ПМК   3127582 . ПМИД   20364147 .
  54. ^ Jump up to: а б Вайзенбургер С., Боенинг Д., Шомбург Б., Гиллер К., Беккер С., Гризингер С., Сандогдар В. (февраль 2017 г.). «Криогенная оптическая локализация предоставляет трехмерные данные о структуре белка с ангстремным разрешением». Природные методы . 14 (2): 141–144. дои : 10.1038/nmeth.4141 . hdl : 11858/00-001M-0000-002C-DE99-3 . ПМИД   28068317 . S2CID   4092897 .
  55. ^ Jump up to: а б с Леммер П., Гункель М., Баддели Д., Кауфманн Р., Урих А., Вейланд Ю., Рейманн Дж., Мюллер П., Хаусманн М., Кремер С. (2008). «SPDM: световая микроскопия с разрешением одиночной молекулы в наномасштабе» (PDF) . Прикладная физика Б . 93 (1): 1–12. Бибкод : 2008ApPhB..93....1L . дои : 10.1007/s00340-008-3152-x . S2CID   13805053 .
  56. ^ Ван Ойен А.М., Келер Дж., Шмидт Дж., Мюллер М., Бракенхофф Г.Дж. (31 июля 1998 г.). «Трёхмерное сверхразрешение посредством спектрально-селективной визуализации» (PDF) . Письма по химической физике . 292 (1–2): 183–187. Бибкод : 1998CPL...292..183В . дои : 10.1016/S0009-2614(98)00673-3 .
  57. ^ Зецлер Б., Кремер Э. (1 февраля 1998 г.). «Высокоточные измерения расстояний и сохраняющая объем сегментация объектов вблизи и ниже предела разрешения в трехмерной конфокальной флуоресцентной микроскопии». Журнал микроскопии . 189 (2): 118–136. дои : 10.1046/j.1365-2818.1998.00276.x . S2CID   73578516 .
  58. ^ Рейманн Дж., Баддели Д., Гункель М., Леммер П., Стадтер В., Джегу Т. и др. (май 2008 г.). «Высокоточный структурный анализ субъядерных комплексов в фиксированных и живых клетках с помощью микроскопии с пространственно-модулированным освещением (SMI)» . Хромосомные исследования . 16 (3): 367–82. дои : 10.1007/s10577-008-1238-2 . ПМИД   18461478 .
  59. ^ Кремер С., Кауфманн Р., Гункель М., Прес С., Вейланд Ю., Мюллер П. и др. (сентябрь 2011 г.). «Визуализация биологических наноструктур со сверхвысоким разрешением с помощью спектральной прецизионной дистанционной микроскопии». Биотехнологический журнал . 6 (9): 1037–51. дои : 10.1002/biot.201100031 . ПМИД   21910256 . S2CID   21253369 .
  60. ^ Кремер С., Кауфманн Р., Гункель М., Полански Ф., Мюллер П., Диркес Р., Дегенхард С., Веге С., Хаусманн М., Бирк У. (июль 2014 г.). «Перспективы применения локализационной микроскопии в вирусологии». Гистохимия и клеточная биология . 142 (1): 43–59. дои : 10.1007/s00418-014-1203-4 . ПМИД   24614971 . S2CID   16930362 .
  61. ^ Ван К., Диркес Р., Кауфман Р., Кремер С. (апрель 2014 г.). «Количественный анализ отдельных кластеров рецепторов фактора роста гепатоцитов в эпителиальных клетках человека, инфицированных вирусом гриппа А, с использованием локализационной микроскопии» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Биомембраны . 1838 (4): 1191–8. дои : 10.1016/j.bbamem.2013.12.014 . ПМИД   24374315 .
  62. ^ Гункель М., Эрдель Ф., Риппе К., Леммер П., Кауфманн Р., Хёрманн С., Амбергер Р., Кремер С. (июнь 2009 г.). «Двухцветная локализационная микроскопия клеточных наноструктур» (PDF) . Биотехнологический журнал . 4 (6): 927–38. дои : 10.1002/biot.200900005 . ПМИД   19548231 . S2CID   18162278 .
  63. ^ Зондерван Р., Кульцер Ф., Кольченко М., Оррит М. (2004). «Фотообесцвечивание родамина 6G в поли(виниловом спирте) на ансамблевом и одномолекулярном уровнях». Дж. Физ. хим. А. ​ 108 (10): 1657–1665. Бибкод : 2004JPCA..108.1657Z . дои : 10.1021/jp037222e .
  64. ^ Вайзенбургер С., Цзин Б., Ренн А., Сандогдар В. (2013). Верма П., Эгнер А. (ред.). «Криогенная локализация одиночных молекул с ангстремной точностью». Учеб. ШПИОН . Нановизуализация и наноспектроскопия. 8815 : 88150D. Бибкод : 2013SPIE.8815E..0DW . дои : 10.1117/12.2025373 . S2CID   120610755 .
  65. ^ Шон И., Рис Дж., Клотч Э., Эверс Х., Фогель В. (сентябрь 2011 г.). «Локальная микроскопия структур ДНК, активируемая связыванием» (PDF) . Нано-буквы . 11 (9): 4008–11. Бибкод : 2011NanoL..11.4008S . дои : 10.1021/nl2025954 . ПМИД   21838238 .
  66. ^ Щурек А., Клевес Л., Син Дж., Гуррам А., Бирк У., Кнехт Х., Добруцкий Дж.В., Май С., Кремер С. (2017). «Визуализация наноструктуры хроматина с помощью локализационной микроскопии, активируемой связыванием, на основе флуктуаций структуры ДНК» . Исследования нуклеиновых кислот . 45 (8): gkw1301. дои : 10.1093/nar/gkw1301 . ПМК   5416826 . ПМИД   28082388 .
  67. ^ Райс Дж., Удаяр В., Сораньи А., Хорнеманн С., Нильссон К.П., Риек Р. и др. (июль 2013 г.). «Визуализация амилоидных фибрилл со сверхвысоким разрешением с помощью зондов, активируемых связыванием» . ACS Химическая нейронаука . 4 (7): 1057–61. дои : 10.1021/cn400091m . ПМЦ   3715833 . ПМИД   23594172 .
  68. ^ Ха Х, Ли Дж., Ким Х.Дж., Хонг С., Ким СК (2017). «Морфологический анализ олигомерных и фибриллярных форм агрегатов α-синуклеина с помощью BALM-визуализации со сверхвысоким разрешением». Письма по химической физике . 690 : 62–67. Бибкод : 2017CPL...690...62H . дои : 10.1016/j.cplett.2017.10.034 .
  69. ^ Jump up to: а б Раст М.Дж., Бейтс М., Чжуан И. (октябрь 2006 г.). «Визуализация в субдифракционном пределе с помощью стохастической оптической реконструкционной микроскопии (STORM)» . Природные методы . 3 (10): 793–5. дои : 10.1038/nmeth929 . ПМК   2700296 . ПМИД   16896339 .
  70. ^ Jump up to: а б с Бетциг Э., Паттерсон Г.Х., Суграт Р., Линдвассер О.В., Оленич С., Бонифачино Дж.С. и др. (сентябрь 2006 г.). «Визуализация внутриклеточных флуоресцентных белков с нанометровым разрешением» . Наука . 313 (5793): 1642–5. Бибкод : 2006Sci...313.1642B . дои : 10.1126/science.1127344 . ПМИД   16902090 .
  71. ^ Jump up to: а б с Хесс С.Т., Гирираджан Т.П., Мейсон, доктор медицинских наук (декабрь 2006 г.). «Визуализация сверхвысокого разрешения с помощью флуоресцентной фотоактивационной локализационной микроскопии» . Биофизический журнал . 91 (11): 4258–72. Бибкод : 2006BpJ....91.4258H . дои : 10.1529/biophysj.106.091116 . ПМЦ   1635685 . ПМИД   16980368 .
  72. ^ Чжуан Икс (2009). «Наноизображения с помощью Storm» . Природная фотоника . 3 (7): 365–367. Бибкод : 2009NaPho...3..365Z . дои : 10.1038/nphoton.2009.101 . ПМЦ   2840648 . ПМИД   20300445 .
  73. ^ Бейтс М., Блоссер Т.Р., Чжуан X (март 2005 г.). «Спектроскопическая линейка ближнего действия на основе одномолекулярного оптического переключателя» . Письма о физических отзывах . 94 (10): 108101. arXiv : q-bio/0502012 . Бибкод : 2005PhRvL..94j8101B . дои : 10.1103/physrevlett.94.108101 . ПМЦ   2652517 . ПМИД   15783528 .
  74. ^ Демпси Г.Т., Бейтс М., Ковтонюк В.Е., Лю Д.Р., Цянь Р.Ю., Чжуан Икс (декабрь 2009 г.). «Механизм фотопереключения цианиновых красителей» . Журнал Американского химического общества . 131 (51): 18192–3. дои : 10.1021/ja904588g . ПМЦ   2797371 . ПМИД   19961226 .
  75. ^ Jump up to: а б Бок Х., Гейслер С., Вурм К.А., Фон Миддендорф С., Якобс С., Шёнле А. и др. (2007). «Двухцветная флуоресцентная наноскопия в дальнем поле на основе фотопереключаемых излучателей». Прикладная физика Б . 88 (2): 161–165. Бибкод : 2007ApPhB..88..161B . дои : 10.1007/s00340-007-2729-0 . S2CID   122146697 .
  76. ^ Фёллинг Дж., Босси М., Бок Х., Медда Р., Вурм К.А., Хейн Б. и др. (ноябрь 2008 г.). «Флуоресцентная наноскопия по истощению основного состояния и возврату одиночных молекул». Природные методы . 5 (11): 943–5. дои : 10.1038/nmeth.1257 . hdl : 11858/00-001M-0000-0012-DA73-1 . ПМИД   18794861 . S2CID   205418732 .
  77. ^ Хайлеманн М., ван де Линде С., Шюттпельц М., Каспер Р., Зеефельдт Б., Мукерджи А. и др. (2008). «Флуоресцентная визуализация с субдифракционным разрешением с использованием обычных флуоресцентных зондов». Ангеванде Хеми . 47 (33): 6172–6. дои : 10.1002/anie.200802376 . ПМИД   18646237 . S2CID   2743064 .
  78. ^ Хайлеманн М., ван де Линде С., Мукерджи А., Зауэр М. (2009). «Визуализация сверхвысокого разрешения с помощью небольших органических флуорофоров» . Ангеванде Хеми . 48 (37): 6903–8. дои : 10.1002/anie.200902073 . ПМИД   19670280 . S2CID   8942815 .
  79. ^ Фогельсанг Дж., Кордес Т., Фортманн С., Штайнхауэр С., Тиннефельд П. (май 2009 г.). «Управление флуоресценцией обычных оксазиновых красителей для переключения одиночных молекул и микроскопии сверхразрешения» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (20): 8107–12. Бибкод : 2009PNAS..106.8107V . дои : 10.1073/pnas.0811875106 . ПМЦ   2688868 . ПМИД   19433792 .
  80. ^ Ли Х.Л., Лорд С.Дж., Иванага С., Жан К., Се Х., Уильямс Дж.К. и др. (ноябрь 2010 г.). «Визуализация целевых белков в фиксированных и живых клетках со сверхвысоким разрешением с использованием фотоактивируемых органических флуорофоров» . Журнал Американского химического общества . 132 (43): 15099–101. дои : 10.1021/ja1044192 . ПМЦ   2972741 . ПМИД   20936809 .
  81. ^ Jump up to: а б с Бейтс М., Хуан Б., Демпси Г.Т., Чжуан Икс (сентябрь 2007 г.). «Многоцветная визуализация сверхвысокого разрешения с помощью флуоресцентных датчиков с фотопереключателем» . Наука . 317 (5845): 1749–53. Бибкод : 2007Sci...317.1749B . дои : 10.1126/science.1146598 . ПМК   2633025 . ПМИД   17702910 .
  82. ^ Jump up to: а б с д Хуан Б., Джонс С.А., Бранденбург Б., Чжуан Икс (декабрь 2008 г.). «Целоклеточная 3D STORM выявляет взаимодействия между клеточными структурами с разрешением нанометрового масштаба» . Природные методы . 5 (12): 1047–52. дои : 10.1038/nmeth.1274 . ПМЦ   2596623 . ПМИД   19029906 .
  83. ^ Jump up to: а б Дэни А., Хуан Б., Берган Дж., Дюлак С., Чжуан Икс (декабрь 2010 г.). «Визуализация химических синапсов в головном мозге со сверхразрешением» . Нейрон . 68 (5): 843–56. дои : 10.1016/j.neuron.2010.11.021 . ПМК   3057101 . ПМИД   21144999 .
  84. ^ Теста I, Вурм К.А., Медда Р., Ротермель Э., фон Миддендорф С., Фёллинг Дж. и др. (октябрь 2010 г.). «Многоцветная флуоресцентная наноскопия в фиксированных и живых клетках путем возбуждения обычных флуорофоров одной длиной волны» . Биофизический журнал . 99 (8): 2686–94. Бибкод : 2010BpJ....99.2686T . дои : 10.1016/j.bpj.2010.08.012 . ПМК   2956215 . ПМИД   20959110 .
  85. ^ Jump up to: а б с д Джонс С.А., Шим Ш., Хэ Дж., Чжуан Х (июнь 2011 г.). «Быстрая трехмерная визуализация живых клеток со сверхвысоким разрешением» . Природные методы . 8 (6): 499–508. дои : 10.1038/nmeth.1605 . ПМК   3137767 . ПМИД   21552254 .
  86. ^ Jump up to: а б Ван В, Ли ГВ, Чен С, Се XS, Чжуан X (сентябрь 2011 г.). «Организация хромосом с помощью нуклеоид-ассоциированного белка в живых бактериях» . Наука . 333 (6048): 1445–9. Бибкод : 2011Sci...333.1445W . дои : 10.1126/science.1204697 . ПМК   3329943 . ПМИД   21903814 .
  87. ^ Jump up to: а б Хуан Б., Ван В., Бейтс М., Чжуан Икс (февраль 2008 г.). «Трехмерное изображение сверхвысокого разрешения с помощью стохастической оптической реконструкционной микроскопии» . Наука . 319 (5864): 810–3. Бибкод : 2008Sci...319..810H . дои : 10.1126/science.1153529 . ПМК   2633023 . ПМИД   18174397 .
  88. ^ Ву М, Хуан Б., Грэм М., Раймонди А., Хойзер Дж.Э., Чжуан Х., Де Камилли П. (сентябрь 2010 г.). «Связь между клатрин-зависимым почкованием эндоцитов и F-BAR-зависимой трубчатостью в бесклеточной системе» . Природная клеточная биология . 12 (9): 902–8. дои : 10.1038/ncb2094 . ПМК   3338250 . ПМИД   20729836 .
  89. ^ Шаронов А., Хохштрассер Р.М. (декабрь 2006 г.). «Субдифракционная визуализация в широком поле за счет накопления диффузионных зондов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (50): 18911–6. Бибкод : 2006PNAS..10318911S . дои : 10.1073/pnas.0609643104 . ПМЦ   1748151 . ПМИД   17142314 .
  90. ^ Jump up to: а б Шах, Шалин; Дубей, Абхишек К.; Рейф, Джон (10 апреля 2019 г.). «Программирование временных штрих-кодов ДНК для снятия отпечатков пальцев одной молекулы» . Нано-буквы . 19 (4): 2668–2673. Бибкод : 2019NanoL..19.2668S . дои : 10.1021/acs.nanolett.9b00590 . ISSN   1530-6984 . ПМИД   30896178 . S2CID   84841635 .
  91. ^ Шах, Шалин; Дубей, Абхишек К.; Рейф, Джон (17 мая 2019 г.). «Улучшенное оптическое мультиплексирование с временными штрих-кодами ДНК» . ACS Синтетическая биология . 8 (5): 1100–1111. дои : 10.1021/acsynbio.9b00010 . ПМИД   30951289 . S2CID   96448257 .
  92. ^ Тиннефельд, Филип; и др. (2015). Оптическая наноскопия в дальнем поле . Спрингер. п. 334. ИСБН  978-3-662-45547-0 . Проверено 6 июля 2020 г.
  93. ^ Лью М.Д., Ли С.Ф., Птацин Дж.Л., Ли МК, Твиг Р.Дж., Шапиро Л., Моернер В.Е. (ноябрь 2011 г.). «Трехмерная колокализация сверхразрешения внутриклеточных белковых суперструктур и клеточной поверхности у живого Caulobacter crescentus» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (46): Е1102-10. дои : 10.1073/pnas.1114444108 . ПМК   3219151 . ПМИД   22031697 .
  94. ^ Пайл-младший, Чен Дж. (2 ноября 2017 г.). «Фотообесцвечивание YOYO-1 при флуоресцентной визуализации одиночной ДНК со сверхвысоким разрешением» . Журнал нанотехнологий Бейльштейна . 8 : 2296–2306. дои : 10.3762/bjnano.8.229 . ПМК   5687005 . ПМИД   29181286 .
  95. ^ Юнгманн Р., Штайнхауэр К., Шайбл М., Кузык А., Тиннефельд П., Зиммель ФК (ноябрь 2010 г.). «Кинетика одиночных молекул и микроскопия сверхвысокого разрешения с помощью флуоресцентной визуализации временного связывания с ДНК-оригами». Нано-буквы . 10 (11): 4756–61. Бибкод : 2010NanoL..10.4756J . дои : 10.1021/nl103427w . ПМИД   20957983 . S2CID   11788360 .
  96. ^ Ньевес DJ, Гаус К., Бейкер М.А. (декабрь 2018 г.). «Микроскопия сверхразрешения на основе ДНК: ДНК-КРАСКА» . Гены . 9 (12): 621. doi : 10.3390/genes9120621 . ПМК   6315775 . ПМИД   30544986 .
  97. ^ Чен Дж., Бремаунц А., Кисли Л., Шуанг Б., Ландес К.Ф. (октябрь 2013 г.). «mbPAINT сверхразрешения для оптической локализации одноцепочечной ДНК» . Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 5 (19): 9338–43. дои : 10.1021/am403984k . ПМК   3934010 . ПМИД   24073628 .
  98. ^ Кисли Л., Чен Дж., Мансур А.П., Шуанг Б., Куренци К., Пунгаванам М.В. и др. (февраль 2014 г.). «Единые эксперименты со сверхразрешением и стохастическая теория дают механистическое понимание ионообменного адсорбционного разделения белков» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 111 (6): 2075–80. Бибкод : 2014PNAS..111.2075K . дои : 10.1073/pnas.1318405111 . ПМК   3926075 . ПМИД   24459184 .
  99. ^ Ван В., Шен Х., Шуанг Б., Хонер Б.С., Таузин Л.Дж., Моринго Н.А. и др. (ноябрь 2016 г.). «Микроскопия со сверхвременным разрешением (STReM)». Журнал физической химии . 7 (22): 4524–4529. doi : 10.1021/acs.jpclett.6b02098 . ПМИД   27797527 . S2CID   25798776 .
  100. ^ Кауфманн Р., Мюллер П., Хаусманн М., Кремер С. (июнь 2011 г.). «Визуализация внутриклеточных структур без меток с помощью локализационной микроскопии». Микрон . 42 (4): 348–52. дои : 10.1016/j.micron.2010.03.006 . ПМИД   20538472 .
  101. ^ Аяс С., Чинар Г., Озкан А.Д., Соран З., Экиз О., Коджай Д. и др. (2013). «Визуализация биологических структур с нанометровым разрешением без меток посредством усиленного комбинационного рассеяния света на поверхности» . Научные отчеты . 3 : 2624. Бибкод : 2013NatSR...3E2624A . дои : 10.1038/srep02624 . ПМЦ   3769681 . ПМИД   24022059 .
  102. ^ Хайлеманн и др., 2008, Angewandte Chemie и ван де Линде и др., 2011, Photochem. Фотобиол. Наука
  103. ^ Баддели Д., Джаясингхе И.Д., Кремер С., Каннелл М.Б., Соллер С. (январь 2009 г.). «Светоиндуцированные темные состояния органических флуохромов позволяют получать изображения с разрешением 30 нм в стандартных средах» . Биофизический журнал . 96 (2): Л22-4. Бибкод : 2009BpJ....96L..22B . дои : 10.1016/j.bpj.2008.11.002 . ПМК   2716455 . ПМИД   19167284 .
  104. ^ Фёллинг Дж., Босси М., Бок Х., Медда Р., Вурм К.А., Хейн Б. и др. (ноябрь 2008 г.). «Флуоресцентная наноскопия по истощению основного состояния и возврату одиночных молекул». Природные методы . 5 (11): 943–5. дои : 10.1038/NMETH.1257 . hdl : 11858/00-001M-0000-0012-DA73-1 . ПМИД   18794861 . S2CID   205418732 .
  105. ^ Хайлеманн М., ван де Линде С., Шюттпельц М., Каспер Р., Зеефельдт Б., Мукерджи А. и др. (2008). «Флуоресцентная визуализация с субдифракционным разрешением с использованием обычных флуоресцентных зондов». Ангеванде Хеми . 47 (33): 6172–6. дои : 10.1002/anie.200802376 . ПМИД   18646237 . S2CID   2743064 .
  106. ^ Сейдж Д., Киршнер Х., Пенго Т., Стурман Н., Мин Дж., Мэнли С., Унсер М. (август 2015 г.). «Количественная оценка программных комплексов для микроскопии локализации одиночных молекул» . Природные методы . 12 (8): 717–24. дои : 10.1038/nmeth.3442 . ПМИД   26076424 . S2CID   11781779 .
  107. ^ «Микроскопия одномолекулярной локализации – бенчмаркинг программного обеспечения» . Группа биомедицинской визуализации Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) . 2018 . Проверено 7 июля 2020 г.
  108. ^ Баддели Д., Каннелл М.Б., Соллер С. (февраль 2010 г.). «Визуализация данных локализационной микроскопии». Микроскопия и микроанализ . 16 (1): 64–72. Бибкод : 2010MiMic..16...64B . дои : 10.1017/S143192760999122X . ПМИД   20082730 . S2CID   10394084 .
  109. ^ Пракаш К. (17 мая 2017 г.). «Микроскопия сверхвысокого разрешения с источником некогерентного света и обычной установкой эпифлуоресцентного микроскопа». bioRxiv   10.1101/121061 .
  110. ^ Рейнхардт, Сюзанна CM; Масулло, Лучано А.; Бодрексель, Изабель; Стин, Филипп Р.; Ковалевски, Рафаль; Эклунд, Александра С.; Штраус, Себастьян; Унтерауэр, Эдуард М.; Шлихтаерле, Томас; Штраус, Максимилиан Т.; Кляйн, Кристиан; Юнгманн, Ральф (май 2023 г.). «Флуоресцентная микроскопия с разрешением Ангстрема» . Природа . 617 (7962): 711–716. Нагрудный код : 2023Nature.617..711R . дои : 10.1038/s41586-023-05925-9 . ISSN   1476-4687 . ПМЦ   10208979 . ПМИД   37225882 .
  111. ^ Баддели Д., Батрам С., Вейланд Ю., Кремер С., Бирк У.Дж.: Анализ наноструктур с использованием микроскопии с пространственно-модулированным освещением . В: Протоколы природы 2007; 2: 2640–2646
  112. ^ Кауфманн Р., Мюллер П., Хильденбранд Г., Хаусманн М., Кремер С. (2010). «Анализ кластеров мембранных белков Her2/neu в различных типах клеток рака молочной железы с использованием локализационной микроскопии». Журнал микроскопии . 242 (1): 46–54. дои : 10.1111/j.1365-2818.2010.03436.x . ПМИД   21118230 . S2CID   2119158 .
  113. ^ Лисс В., Барлаг Б., Ничке М., Хензель М. (декабрь 2015 г.). «Самомаркирующиеся ферменты как универсальные метки для флуоресцентной микроскопии, микроскопии сверхвысокого разрешения и электронной микроскопии» . Научные отчеты . 5 : 17740. Бибкод : 2015NatSR...517740L . дои : 10.1038/srep17740 . ПМЦ   4672345 . ПМИД   26643905 .
  114. ^ Ледиг С, Тайс Л, Хусар Ф, Кабальеро Дж, Каннингем А, Акоста А, Эйткен А, Теджани А, Тотц Дж (июль 2017 г.). «Фотореалистичное суперразрешение одного изображения с использованием генеративно-состязательной сети». Конференция IEEE 2017 по компьютерному зрению и распознаванию образов (CVPR) . Гонолулу, Гавайи: IEEE. стр. 105–114. arXiv : 1609.04802 . дои : 10.1109/CVPR.2017.19 . ISBN  978-1-5386-0457-1 . S2CID   211227 .
  115. ^ Ривенсон Ю, Гороч З, Гюнайдин Х, Чжан Ю, Ван Х, Озджан А (20 ноября 2017 г.). «Микроскопия глубокого обучения». Оптика . 4 (11): 1437. arXiv : 1705.04709 . Бибкод : 2017Оптика...4.1437R . дои : 10.1364/OPTICA.4.001437 . ISSN   2334-2536 . S2CID   3045634 .
  116. ^ Грант-Джейкоб Дж.А., Маккей Б.С., Бейкер Дж.А., Се Ю, Хит DJ, Локсхэм М., Исон Р.В., Миллс Б. (18 июня 2019 г.). «Нейронная линза для получения биологических изображений сверхвысокого разрешения» . Журнал физических коммуникаций . 3 (6): 065004. Бибкод : 2019JPhCo...3f5004G . дои : 10.1088/2399-6528/ab267d . ISSN   2399-6528 .
  117. ^ Ван Х., Ривенсон Ю., Джин Ю., Вэй З., Гао Р., Гюнайдин Х. и др. (январь 2019 г.). «Глубокое обучение обеспечивает межмодальное сверхразрешение во флуоресцентной микроскопии» . Природные методы . 16 (1): 103–110. дои : 10.1038/s41592-018-0239-0 . ПМК   7276094 . ПМИД   30559434 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Super-resolution_microscopy&oldid=1237302337"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 0c6514ca41a9b292ba2240594eb0e0bf__1722212280
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/0c/bf/0c6514ca41a9b292ba2240594eb0e0bf.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Super-resolution microscopy - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)