Inverses STED Superresolutionsmikroskop

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung in 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 541518226

Im vorliegenden Antrag beantragt die CECAD Imaging Facility ein STED-Mikroskop als Ersatzbeschaffung für ihr altes Leica STED-System, welches 2013 gekauft wurde. STED ist seit vielen Jahren eine unserer gefragtesten Techniken in der Imaging Facility. Mit dem hier beantragten neuen STED-System wollen wir die Empfindlichkeit der Messungen noch weiter erhöhen, um in mehrfacher Hinsicht eine bessere STED-Bildgebung zu ermöglichen. Durch geringeres Photobleichen wird die Verwendung einer höheren STED-Laserleistung ermöglicht, um z. B. in fixierten Zellen die Auflösung weiter zu erhöhen, da sich die STED-Strahlleistung direkt auf die effektive PSF-Größe und damit auf die erreichbare Auflösung auswirkt. Zweitens führt eine sensitivere Bildgebung zu einer geringeren Phototoxizität, ein Faktor, der für die Bildgebung in lebenden Zellen von entscheidender Bedeutung ist und für die in diesem Antrag beantragte Forschungsprojekte dringend benötigt wird. STED selber arbeitet mit hohen Lichtdosen, so dass jede Art von adaptiver Beleuchtung oder intelligenter Informationsextraktion zur Erzielung eines besseren Signal-zu-Rausch-Verhältnisses sehr wichtig ist. Drittens sind mehrere Gruppen nicht nur an STED in Zellkulturen interessiert, sondern möchten diese Technik im Gewebe anwenden, was in unserem System bisher aufgrund von Streuungsproblemen, insbesondere des STED-Donuts, nur begrenzt möglich ist. Die adaptive Optik könnte diese Probleme ausgleichen, indem sie die Strahlenfront so formt, dass die Streuung kompensiert wird. Der vierte Punkt betrifft zwar nicht den Superresolutionsbereich, sondern den konfokalen Teil des Mikroskops. Hier möchten wir das Bildgebungsspektrum auf das nahe Infrarot erweitern, um unseren Nutzern die Möglichkeit zu geben, 6-7 Fluorophore gleichzeitig abzubilden, eine Funktion, die von keinem anderen Mikroskop der Plattform abgedeckt, aber immer mehr gefordert wird. Dies kann durch eine neue Version des Weißlichtlasers erreicht werden, der tiefer in das NIR reicht, oder durch spezielle Laserdioden, die dieses Spektrum auf Anfrage abdecken. Das neue STED-System sollte aufgrund der Vielzahl unserer Forscher in der Einrichtung eine intuitive Benutzeroberfläche haben. Benötigt wird ein inverses Mikroskop, da dieses flexibel eingesetzt werden kann und insbesondere bei der Betrachtung lebender Zellen in Glasbodenschalen Vorzüge aufweist. Das System muss mit einer Inkubationskammer und 1Ph-Anregungslasern ausgestattet sein, die das gesamte sichtbare Spektrum abdecken (405 nm - 640 nm + NIR, wenn möglich). Alles in allem waren wir sehr zufrieden mit der Leistung unseres inzwischen abgeschriebenen STED-Systems, freuen uns aber sehr darauf, die nächste Generation von Möglichkeiten mit einem neuen STED-Mikroskop allen unseren Nutzern auf dem Campus anbieten zu können.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Inverses STED Superresolutionsmikroskop
• Gerätegruppe: 5090 Spezialmikroskope
• Antragstellende Institution: Universität zu Köln
• Leiterin: Dr. Astrid Schauss