microscoop

Met nieuwe gratis software, mede ontwikkeld door de TU, en een snelle grafische kaart kunnen medische onderzoekers celstructuren tot tien maal scherper afbeelden.

De programmatuur is ontwikkeld door dr. Bernd Rieger (Technische Natuurwetenschappen) in samenwerking met collega’s van de universiteit van Nieuw-Mexico. Het procedé dat ze in Nature Methods beschrijven, verbetert de praktisch haalbare resolutie van optische fluorescentiemicroscopie van tweehonderd tot driehonderd nanometer naar twintig tot dertig nanometer.
De truc daarachter, vertelt Rieger, heet lokalisatiemicroscopie: “Op verschillende plaatsen wordt het licht van slechts één fluorescerend molecuul geanalyseerd. En dat gebeurt vervolgens voor heel veel moleculen achter elkaar.”

Moleculen van belang zijn gemarkeerd met een fluorescerend label dat na bestraling door een laser oplicht. Handig daarbij is dat de markers niet de hele tijd aanstaan – ze moeten eerst door een andere laserpuls geactiveerd worden. Door nu telkens een heel zwak activeringspulsje te gebruiken worden er van de miljoenen moleculen steeds maar enkele geactiveerd en afgebeeld. Daarna bleekt een sterke laserpuls de afgebeelde moleculen uit, en komt de volgende set in beeld. Op die manier kan het een dag duren voordat een opname tot stand gekomen is.

Die opnametijd is volgens Rieger nu experimenteel teruggebracht tot enkele minuten (hooguit een half uur). Ook de beeldreconstructie is verbeterd met een slim rekenprogramma dat de gegevens van de individuele fluorescentiemoleculen ongeveer honderd maal sneller analyseert, zonder daarbij aan beeldkwaliteit in te boeten. Het rekenwerk wordt daarbij uitgevoerd door grafische kaarten zoals die voor de gaming-industrie zijn ontworpen en voor enkele honderden euro’s te koop zijn. De toegankelijkheid zal naar verwachting beelden van structuren binnen cellen in de komende tijd een stuk verbeteren. Er is echter wel een beperking: de cel moet bevroren of chemisch gefixeerd zijn voor de opname. De techniek is vanwege de lange opnameduur ongeschikt voor toepassing op levend materiaal.  

Nature Methods, Fast, single-molecule localization that achieves theoretically minimum uncertainty, 4 april 2010