SMS-Mikroskopie

Die hochauflösende Fluoreszenzmikroskopie nutzt die spektralen Eigenschaften von Markermolekülen aus, um das Beugungslimit zu umgehen. Im Gegensatz zum ensemblebasierten Ansatz (wie z. B. bei der STED-Mikroskopie) geschieht dies bei der SMS (Single Marker Switching)-Mikroskopie auf Einzelmolekülbasis. Einzelne Marker werden zufällig aus einer Vielzahl von Molekülen, die sich in einem dunklen Zustand befinden, herausgegriffen und in einen hellen, also einen detektierbaren, Zustand überführt. Aus dem beugungslimitierten Fluoreszenzbild dieses einzelnen Moleküls, das räumlich und zeitlich von den Fluoreszenzbildern anderer Moleküle getrennt ist, lässt sich seine Position bestimmen. Die Lokalisationsgenauigkeit ist hierbei besser als das Beugungslimit und skaliert mit √N, wobei N die Anzahl der detektierten Photonen ist.

Nachdem das Molekül wieder in einen dunklen Zustand überführt wurde, wird dieser Prozess des Anschaltens, Auslesens und Ausschaltens von stochastisch ausgewählten Markern hinreichend oft wiederholt; das Histogramm aller bestimmten Markerpositionen ergibt dann das hochaufgelöste SMS-Bild.

	Prinzip der SMS-Mikroskopie. Links: Nur wenige Marker in der Probe sind im hellen Zustand, so dass ihre beugungslimitierten Bilder auf dem Detektor nicht überlappen. Die lokalisierten Positionen werden in ein Histogramm eingetragen. Mitte: Nachdem die im ersten Zyklus ausgelesenen Marker ausgeschaltet wurden, werden neue angeschaltet und lokalisiert. Rechts: Dies wird wiederholt, bis ausreichend viele Markerpositionen registriert sind, um das Objekt zu rekonstruieren.

Themen innerhalb der SMS-Mikroskopie:

• 4Pi-SMS-Mikroskopie

Weiterführende Informationen:

Hell, S. W. (2008):
"Microscopy and its focal switch"
Nature Meth. 6 (1), 24 - 32, Perspective, Special Feature, See Method of the year 2008

Egner, A., C. Geisler, C. von Middendorff, H. Bock, D. Wenzel, R. Medda, M. Andresen, A. C. Stiel, S. Jakobs, C. Eggeling, A. Schönle, S. W. Hell (2007):
"Fluorescence nanoscopy in whole cells by asynchronous localization of photoswitching emitters"
Biophys. J. 93, 3285 - 3290

Geisler, C., A. Schönle, C. von Middendorf, H. Bock, C. Eggeling, A. Egner, S.W. Hell (2007):
"Resolution of Lambda /10 in fluorescence microscopy using fast single molecule photo-switching"
Appl. Phys. A 88, 223-226