Super microscopia a lungo termine
I nanogrammi consentono tempi di osservazione più lunghi
Il Premio Nobel 2014 per la Chimica è stato assegnato per lo sviluppo della microscopia a fluorescenza a super-risoluzione, compresa la microscopia STED (stimulated emission depletion). Questo metodo può essere utilizzato per osservare i processi, ad esempio nelle cellule, con una risoluzione particolarmente elevata. I ricercatori del Max Planck Institute hanno ora sviluppato ulteriormente questo metodo sostituendo i fluorofori convenzionali con nanografie. Ciò significa che ora è possibile osservare anche processi di durata maggiore, superando una precedente limitazione della microscopia STED.
La risoluzione dei microscopi convenzionali è limitata a circa 200 nm, come descritto dal fisico Ernst Abbe nel XIX secolo. Tuttavia, processi interessanti avvengono su una scala di lunghezza inferiore a questo limite, in particolare nelle cellule biologiche. La microscopia STED supera questo limite e raggiunge una risoluzione fino a dieci volte migliore rispetto ai metodi convenzionali.
La microscopia STED utilizza piccole particelle fluorescenti - i fluorofori - nel campione, che si illuminano con l'aiuto di un laser di eccitazione (fluorescenza). Un secondo raggio laser con una sezione trasversale ad anello può disattivare la fluorescenza in un'area ad anello, in modo che rimanga illuminato solo un piccolo punto centrale (meno di 200 nm). La scansione di questa combinazione di raggi attraverso il campione produce un'immagine ad alta risoluzione.
Il limite principale della microscopia STED convenzionale è stato lo sbiancamento dei fluorofori durante l'illuminazione prolungata. Questo è particolarmente problematico quando si osservano processi a lungo termine che richiedono scansioni ripetute. I ricercatori guidati da Xiaomin Liu dell'MPI per la ricerca sui polimeri, in collaborazione con Akimitsu Narita e Ryota Kabe dell'Okinawa Institute of Science and Technology, hanno risolto questo problema utilizzando particelle di nanografene di dimensioni nanometriche. Con i nanogrammi, il processo di dissolvenza della fluorescenza può essere invertito direttamente nel campione. A questo scopo, il nanografene viene illuminato con un raggio a forma di anello: Questa illuminazione ripristina la capacità di fluorescenza del nanografene, per così dire.
Questo nuovo metodo, presentato sulla rinomata rivista Nature Communications, apre nuove possibilità per indagare processi precedentemente inosservabili utilizzando la microscopia a super-risoluzione. La capacità di riattivare i nanogrammi con un numero elevato di fotoni lo rende ideale per le tecniche di microscopia a lungo termine e ne espande potenzialmente le applicazioni in biologia e nella scienza dei materiali.
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Pubblicazione originale
Qiqi Yang, Antonio Virgilio Failla, Petri Turunen, Ana Mateos-Maroto, Meiyu Gai, Werner Zuschratter, Sophia Westendorf, Márton Gelléri, Qiang Chen, Goudappagouda, Hao Zhao, Xingfu Zhu, Svenja Morsbach, Marcus Scheele, Wei Yan, Katharina Landfester, Ryota Kabe, Mischa Bonn, Akimitsu Narita, Xiaomin Liu; "Reactivatable stimulated emission depletion microscopy using fluorescence-recoverable nanographene"; Nature Communications, Volume 16, 2025-2-4
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