Superscherp

SuperResMicroscoopV2_2868

De superresolutietechniek laat een beeld zien dat tien maal scherper is dan een gewone lichtmicroscoop. Vooral handig voor de moleculaire biologie.

Lichtgolven kunnen geen dingen afbeelden die kleiner zijn dan de halve golflengte (zo’n kwart micrometer). Dat leerden we op de middelbare school over lichtmicroscopen. Dr. Bernd Rieger en dr. Sjoerd Stallinga van de afdeling imaging physics (TNW) weten wel beter. Met hun superresolutietechniek halen ze 1/20 van de lichtgolflengte – dat is tien maal scherper. Hun techniek is vooral aantrekkelijk voor het bestuderen van biologische structuren.

De techniek steunt op de fluorescentie-microscopie die ­midden jaren negentig ontwikkeld werd. Daarbij laat men een fluorescerend molecuul zich met een slim staartje hechten aan een interessante celstructuur. Een lichtpuls brengt het ‘fluorofoor’ dan in een aangeslagen toestand. Wanneer het terugvalt, zendt het licht uit met een andere kleur. Daardoor valt inkomend en uitgaand licht van elkaar te scheiden. De lichtbron is hierbij een enkel molecuul dat stukken kleiner is dan de halve lichtgolflengte. Als plaats van de lichtbron geldt het berekende midden van de lichtvlek.

Rieger vergelijkt het met een nachtfoto maken van een stad in de verte waarbij je in afzonderlijke huizen het licht aan en uit zou moeten doen om een maximale scherpte te behalen.

Het is bij deze techniek essentieel dat niet alle fluoroforen tegelijk oplichten. Dat gebeurde oorspronkelijk door steeds een deel van de moleculen met UV-licht te activeren en ze na activatie met een overdosis licht uit te bleken. Het werkte, maar was met soms 24 uur belichtingstijd voor 100 duizend frames met duizend tot tienduizend lichtpuntjes wel een langdurig proces. Inmiddels is de belichtingstijd teruggebracht tot een minuut of vijf.

Toekomstige ontwikkelingen zijn volgens Rieger en Stallinga: kortere opnametijden, helderdere fluoroforen en 3D-opnamen voor opnamen van dynamische systemen. Dat moet deze geavanceerde vorm van lichtmicroscopie breder toepasbaar maken voor de moleculaire biologie.

 

Blijf op de hoogte van het onderzoek

Ontvang de Delft Integraal nieuwsbrief 4 keer per jaar