stringtranslate.com

Микроскопия сверхвысокого разрешения

Микроскопия сверхвысокого разрешения представляет собой ряд методов в оптической микроскопии , которые позволяют таким изображениям иметь разрешение выше, чем налагаемое дифракционным пределом , [1] [2], которое обусловлено дифракцией света. [3] Методы получения изображений сверхвысокого разрешения основаны на ближнем поле (фотонно-туннельная микроскопия [4], а также те, которые используют суперлинзу Пендри и сканирующую оптическую микроскопию ближнего поля ) или на дальнем поле . Среди методов, которые полагаются на последнее, есть те, которые улучшают разрешение лишь незначительно (примерно в два раза) за пределами дифракционного предела, такие как конфокальная микроскопия с закрытым точечным отверстием или с использованием вычислительных методов, таких как деконволюция [5] или переназначение пикселей на основе детектора (например, повторная сканирующая микроскопия [6] , переназначение пикселей [7] ), микроскоп 4Pi и технологии микроскопии со структурированным освещением, такие как SIM [8] [9] и SMI .

Существуют две основные группы методов сверхвысокоразрешающей микроскопии в дальнем поле, которые могут улучшить разрешение в гораздо большей степени: [10]

  1. Детерминированное сверхразрешение: наиболее часто используемые излучатели в биологической микроскопии, флуорофоры , показывают нелинейный ответ на возбуждение, который может быть использован для повышения разрешения. Такие методы включают STED , GSD , RESOLFT и SSIM.
  2. Стохастическое сверхразрешение: химическая сложность многих молекулярных источников света придает им сложное временное поведение, которое можно использовать для того, чтобы заставить несколько близлежащих флуорофоров излучать свет в разное время и, таким образом, стать разрешимыми во времени. Эти методы включают сверхразрешающую оптическую флуктуационную визуализацию (SOFI) и все методы локализации одиночных молекул (SMLM), такие как SPDM , SPDMphymod , PALM , FPALM, STORM и dSTORM.

8 октября 2014 года Нобелевская премия по химии была присуждена Эрику Бетцигу , У. Э. Мёрнеру и Стефану Хеллу за «разработку флуоресцентной микроскопии сверхвысокого разрешения », которая переносит « оптическую микроскопию в наноизмерение ». [11] [12] Различные методы микроскопии сверхвысокого разрешения все чаще используются биомедицинским исследовательским сообществом, и эти методы становятся незаменимыми инструментами для понимания биологических функций на молекулярном уровне. [13]

История

К 1978 году были разработаны первые теоретические идеи, позволяющие преодолеть предел Аббе , который предусматривал использование микроскопа 4Pi в качестве конфокального лазерного сканирующего флуоресцентного микроскопа, где свет фокусируется со всех сторон в общий фокус, который используется для сканирования объекта путем возбуждения «по точкам» в сочетании с обнаружением «по точкам». [14] Однако публикация 1978 года [15] сделала неправильный физический вывод (т. е. точечное пятно света) и полностью упустила из виду увеличение осевого разрешения как фактическое преимущество добавления другой стороны телесного угла. [16]

Часть следующей информации была собрана (с разрешения) из обзора методов субдифракционной микроскопии в химическом блоге. [17] [18]

В 1986 году Охонин запатентовал оптический микроскоп сверхвысокого разрешения, работающий на основе стимулированного излучения. [19]

Методы сверхвысокого разрешения

Фотонная туннельная микроскопия (ПТМ)[20]

Локальное улучшение / ANSOM / оптические наноантенны

Микроскопия случайного оптического картирования ближнего поля (NORM)

Микроскопия случайного оптического картирования ближнего поля (NORM) — это метод получения оптических изображений ближнего поля с помощью микроскопа дальнего поля посредством наблюдения броуновского движения наночастиц в иммерсионной жидкости. [21] [22]

NORM использует сканирование поверхности объекта стохастически движущимися наночастицами. Через микроскоп наночастицы выглядят как симметричные круглые пятна. Ширина пятна эквивалентна функции рассеяния точки (~ 250 нм) и определяется разрешением микроскопа. Поперечные координаты данной частицы могут быть оценены с точностью, намного превышающей разрешение микроскопа. Собирая информацию со многих кадров, можно составить карту распределения интенсивности ближнего поля по всему полю зрения микроскопа. По сравнению с NSOM и ANSOM этот метод не требует специального оборудования для позиционирования наконечника и имеет большое поле зрения и глубину фокусировки. Благодаря большому количеству сканирующих «датчиков» можно добиться получения изображения за более короткое время.

4Пи

Микроскоп 4Pi — это лазерный сканирующий флуоресцентный микроскоп с улучшенным осевым разрешением . Типичное значение 500–700 нм может быть улучшено до 100–150 нм, что соответствует почти сферическому фокусному пятну с объемом в 5–7 раз меньшим, чем у стандартной конфокальной микроскопии .

Улучшение разрешения достигается за счет использования двух противоположных объективных линз, обе из которых сфокусированы на одном и том же геометрическом месте. Кроме того, разница в оптической длине пути через каждую из двух объективных линз тщательно минимизируется. Благодаря этому молекулы, находящиеся в общей фокальной области обоих объективов, могут быть освещены когерентно с обеих сторон, а отраженный или испускаемый свет может быть собран когерентно, т. е. возможна когерентная суперпозиция испускаемого света на детекторе. Телесный угол , который используется для освещения и обнаружения, увеличивается и приближается к идеальному случаю, когда образец освещается и обнаруживается со всех сторон одновременно. [23] [24]

До сих пор наилучшее качество микроскопа 4Pi достигалось в сочетании с микроскопией STED в фиксированных клетках [25] и микроскопией RESOLFT с переключаемыми белками в живых клетках. [26]

Микроскопия структурированного освещения (SIM)

Сравнение разрешения, полученного с помощью конфокальной лазерной сканирующей микроскопии (вверху) и 3D структурированной иллюминационной микроскопии (3D-SIM-микроскопия, внизу). Показаны детали ядерной оболочки . Ядерные поры (анти-NPC) красные, ядерная оболочка (анти- ламин ) зеленая, хроматин ( окрашивание DAPI ) синий. Масштабная линейка: 1 мкм.

Микроскопия структурированного освещения (SIM) улучшает пространственное разрешение, собирая информацию из частотного пространства за пределами наблюдаемой области. Этот процесс выполняется в обратном пространстве: преобразование Фурье (FT) изображения SI содержит наложенную дополнительную информацию из различных областей обратного пространства; с несколькими кадрами, где освещение смещено на некоторую фазу , можно вычислительно разделить и реконструировать изображение FT, которое имеет гораздо больше информации о разрешении. Обратное FT возвращает реконструированное изображение в изображение со сверхвысоким разрешением.

SIM может потенциально заменить электронную микроскопию как инструмент для некоторых медицинских диагнозов. К ним относятся диагностика заболеваний почек, [27] рака почек, [28] и заболеваний крови. [29]

Хотя термин «структурированная микроскопия освещения» был придуман другими в более поздние годы, Герра (1995) первым опубликовал результаты [30] , в которых свет, сформированный решеткой с шагом 50 нм, освещал вторую решетку с шагом 50 нм, причем решетки были повернуты относительно друг друга на угловую величину, необходимую для достижения увеличения. Хотя длина волны освещения составляла 650 нм, решетка 50 нм была легко разрешена. Это показало почти 5-кратное улучшение по сравнению с пределом разрешения Аббе в 232 нм, который должен был быть наименьшим, полученным для используемой числовой апертуры и длины волны. В дальнейшем развитии этой работы Герра показал, что сверхразрешенная боковая топография достигается путем фазового сдвига затухающего поля. Несколько патентов США [31] были выданы Герре индивидуально или совместно с коллегами и переданы Polaroid Corporation . Лицензии на эту технологию были приобретены компаниями Dyer Energy Systems, Calimetrics Inc. и Nanoptek Corp. для использования этой технологии сверхвысокого разрешения в оптическом хранении данных и микроскопии.

Пространственно-модулированное освещение (SMI)

SMI + TIRF ткани глаза человека, пораженной дегенерацией желтого пятна

Одна из реализаций структурированного освещения известна как пространственно-модулированное освещение (SMI). Как и стандартное структурированное освещение, метод SMI изменяет функцию рассеяния точки (PSF) микроскопа подходящим образом. Однако в этом случае «само оптическое разрешение не улучшается»; [32] вместо этого структурированное освещение используется для максимизации точности измерения расстояния флуоресцентных объектов, чтобы «обеспечить измерение размера при молекулярных размерах в несколько десятков нанометров». [32]

Микроскоп Vertico SMI обеспечивает структурированное освещение, используя один или два противоположных интерферирующих лазерных луча вдоль оси. Затем объект, изображение которого отображается, перемещается с высокой точностью через волновое поле, или само волновое поле перемещается относительно объекта с помощью фазовых сдвигов. Это приводит к улучшению осевого размера и разрешения по расстоянию. [32] [33] [34]

SMI можно комбинировать с другими технологиями сверхвысокого разрешения, например, с 3D LIMON или LSI- TIRF в качестве интерферометра полного внутреннего отражения с латерально структурированным освещением (последний инструмент и метод по сути является фазово-смещенным фотонным туннельным микроскопом, который использует световой микроскоп полного внутреннего отражения с фазово-смещенным затухающим полем (Guerra, 1996). [31] Этот метод SMI позволяет получать светооптические изображения распределений автофлуорофоров в срезах ткани человеческого глаза с ранее непревзойденным оптическим разрешением. Использование трех различных длин волн возбуждения (488, 568 и 647 нм) позволяет собирать спектральную информацию о сигнале автофлуоресценции. Это использовалось для исследования ткани человеческого глаза, пораженной дегенерацией желтого пятна . [35]

Биосенсорика

Биосенсоры имеют решающее значение для понимания активности клеточных компонентов в клеточной биологии. Генетически кодируемые датчики преобразили эту область и обычно состоят из двух частей: сенсорного домена, который обнаруживает клеточную активность или взаимодействия, и отчетного домена, который производит измеримые сигналы. Существует два основных типа датчиков: датчики на основе FRET, использующие два флуорофора для точной количественной оценки, но с некоторыми ограничениями, и биосенсоры с одним флуорофором, которые меньше, быстрее и позволяют проводить мультиплексные эксперименты, но могут иметь проблемы с получением абсолютных значений и обнаружением насыщения ответа. Различные методы микроскопии, включая сверхразрешающую оптическую флуктуационную визуализацию, использовались для количественной оценки и мониторинга биологической активности в реальном времени. Примерами являются кальций, pH и зондирование напряжения. Гринвальд и др. предлагают более полный обзор этих приложений. [36]

Детерминированные функциональные методы

Микроскопия с обратимыми насыщаемыми опто-флуоресцентными переходами (RESOLFT) — это оптическая микроскопия с очень высоким разрешением, которая может отображать детали в образцах, которые не могут быть отображены с помощью обычной или конфокальной микроскопии . В RESOLFT обобщены принципы микроскопии STED [37] [38] и микроскопии GSD . Также существуют методы с другими концепциями, чем RESOLFT или SSIM. Например, флуоресцентная микроскопия , использующая оптическое свойство AND-затвора центра азотной вакансии , [39] или сверхразрешение с помощью стимулированного излучения теплового излучения (SETR), которое использует внутренние сверхлинейности излучения черного тела и расширяет концепцию сверхразрешения за пределы микроскопии. [40]

Истощение стимулированных выбросов (STED)

Улучшение разрешения между традиционной конфокальной микроскопией и STED-микроскопией.

Микроскопия с истощением стимулированного излучения (STED) использует два лазерных импульса: импульс возбуждения для возбуждения флуорофоров до их флуоресцентного состояния и импульс STED для девозбуждения флуорофоров посредством стимулированного излучения . [19] [41] [42] [43] [44] [45] На практике сначала применяется импульс возбуждающего лазера, за которым вскоре следует импульс STED (также используется STED без импульсов с использованием лазеров с непрерывной волной). Кроме того, импульс STED модифицируется таким образом, чтобы он имел пятно нулевой интенсивности, совпадающее с фокусным пятном возбуждения. Из-за нелинейной зависимости скорости стимулированного излучения от интенсивности пучка STED все флуорофоры вокруг фокусного пятна возбуждения будут находиться в выключенном состоянии (основное состояние флуорофоров). Сканируя это фокусное пятно, можно получить изображение. Полная ширина на половине высоты (FWHM) функции рассеяния точки (PSF) фокального пятна возбуждения теоретически может быть сжата до произвольной ширины путем повышения интенсивности импульса STED в соответствии с уравнением ( 1 ).

   ( 1 )
где ∆r — поперечное разрешение, ∆ — полуширина на полувысоте PSF, ограниченной дифракцией, I max — пиковая интенсивность STED-лазера, а — пороговая интенсивность, необходимая для достижения насыщенного истощения излучения.

Главным недостатком STED, который помешал его широкому использованию, является сложность оборудования. С одной стороны, скорость получения изображения относительно низкая для больших полей зрения из-за необходимости сканирования образца для получения изображения. С другой стороны, она может быть очень быстрой для меньших полей зрения: были показаны записи до 80 кадров в секунду. [46] [47] Из-за большого значения I s , связанного с STED, существует необходимость в высокоинтенсивном возбуждающем импульсе, который может повредить образец.

Истощение основного состояния (GSD)

Микроскопия обеднения основного состояния (микроскопия GSD) использует триплетное состояние флуорофора в качестве выключенного состояния и синглетное состояние в качестве включенного состояния, при этом возбуждающий лазер используется для приведения флуорофоров на периферии молекулы в синглетном состоянии в триплетное состояние. Это очень похоже на STED, где выключенное состояние является основным состоянием флуорофоров, поэтому уравнение ( 1 ) также применимо в этом случае. Значение меньше, чем в STED, что делает возможным получение изображений сверхвысокого разрешения при гораздо меньшей интенсивности лазера. Однако по сравнению с STED флуорофоры, используемые в GSD, как правило, менее фотостабильны; и насыщение триплетного состояния может быть сложнее реализовать. [48]

Микроскопия с насыщенным структурированным освещением (SSIM)

Микроскопия с насыщенным структурированным освещением (SSIM) использует нелинейную зависимость скорости испускания флуорофоров от интенсивности возбуждающего лазера. [49] Применяя синусоидальный рисунок освещения [50] с пиковой интенсивностью, близкой к той, которая необходима для насыщения флуорофоров в их флуоресцентном состоянии, можно получить муаровые полосы. Полосы содержат пространственную информацию высокого порядка, которая может быть извлечена с помощью вычислительных методов. После извлечения информации получается изображение сверхвысокого разрешения.

SSIM требует многократного сдвига рисунка освещения, что фактически ограничивает временное разрешение метода. Кроме того, необходимы очень фотостабильные флуорофоры из-за условий насыщения, которые наносят радиационный ущерб образцу и ограничивают возможные приложения, для которых может использоваться SSIM.

Примеры такой микроскопии приведены в разделе «Микроскопия структурированного освещения (SIM)»: изображения ядер клеток и стадий митоза, полученные с помощью 3D-SIM-микроскопии.

Стохастические функциональные методы

Локализованная микроскопия

Микроскопия локализации одиночных молекул (SMLM) обобщает все микроскопические методы, которые достигают сверхразрешения путем изоляции излучателей и подгонки их изображений к функции рассеяния точки (PSF). Обычно ширина функции рассеяния точки (~ 250 нм) ограничивает разрешение. Однако, имея изолированный излучатель, можно определить его местоположение с точностью, ограниченной только его интенсивностью в соответствии с уравнением ( 2 ). [51]

   ( 2 )
где Δloc — точность локализации, Δ — FWHM (полная ширина на полувысоте) PSF, а N — количество собранных фотонов.

Этот процесс подгонки может быть надежно выполнен только для изолированных излучателей (см. Деконволюция ), а интересные биологические образцы так плотно помечены излучателями, что подгонка невозможна, когда все излучатели активны одновременно. Методы SMLM решают эту дилемму, активируя только разреженное подмножество излучателей одновременно, локализуя эти несколько излучателей очень точно, деактивируя их и активируя другое подмножество.

Учитывая фон и пикселизацию камеры, а также используя гауссово приближение для функции рассеяния точки ( диск Эйри ) типичного микроскопа, теоретическое разрешение предложено Томпсоном и др. [52] и точно настроено Мортенсеном и др.: [53]

где
* σ — это гауссово стандартное отклонение положений центров одной и той же молекулы, если оно измерено несколько раз (например, кадры видео). (единица измерения м)
* σ PSF — это гауссово стандартное отклонение функции рассеяния точки, FWHM которого соответствует уравнению Эрнста Аббе d = λ/(2 NA) . (единица измерения м)
* a — размер каждого пикселя изображения. (единица измерения м)
* N sig — это количество фотонов общего PSF по всем интересующим пикселям. (безразмерная величина)
* N bg среднее количество фоновых фотонов на пиксель (темные фотоны уже удалены), которое аппроксимируется как квадрат стандартного отклонения Гаусса распределения Пуассона фонового шума каждого пикселя с течением времени или стандартного отклонения всех пикселей только с фоновым шумом, σ bg 2 . Чем больше σ bg 2 , тем лучше аппроксимация (например, хорошая для σ bg 2 >10, отличная для σ bg 2 >1000). (безразмерная величина)
* Разрешение FWHM составляет ~2,355 от стандартного отклонения Гаусса .

Как правило, локализационная микроскопия выполняется с помощью флуорофоров. Подходящие флуорофоры (например, для STORM) большую часть времени находятся в нефлуоресцентном темном состоянии и активируются стохастически, обычно с помощью возбуждающего лазера низкой интенсивности. Считывающий лазер стимулирует флуоресценцию и обесцвечивает или фотопереключает флуорофоры обратно в темное состояние, обычно в течение 10–100 мс. В Points Accumulation for Imaging in Nanoscale Topography (PAINT) флуорофоры нефлуоресцентны до связывания, а затем становятся флуоресцентными. Фотоны, испускаемые во время флуоресцентной фазы, собираются камерой, и полученное изображение флуорофора (которое искажается PSF) может быть подогнано с очень высокой точностью, даже порядка нескольких ангстрем. [54] Повторение процесса несколько тысяч раз гарантирует, что все флуорофоры смогут пройти через яркое состояние и будут зарегистрированы. Затем компьютер реконструирует изображение с высоким разрешением.

Желательными характеристиками флуорофоров, используемых для этих методов, для максимизации разрешения, являются то, что они должны быть яркими. То есть, они должны иметь высокий коэффициент экстинкции и высокий квантовый выход . Они также должны обладать высоким коэффициентом контрастности (соотношением между числом фотонов, испускаемых в светлом состоянии, и числом фотонов, испускаемых в темном состоянии). Кроме того, желателен плотно маркированный образец, согласно критериям Найквиста .

Множество методов локализационной микроскопии различаются в основном по типу используемых флуорофоров.

Спектральная прецизионная дистанционная микроскопия (SPDM)

Микроскопия сверхвысокого разрешения одиночной молекулы YFP / SPDMphymod

Одиночный крошечный источник света можно локализовать гораздо лучше, чем это обычно позволяет разрешение микроскопа: хотя свет и создаст размытое пятно, можно использовать компьютерные алгоритмы для точного вычисления центра размытого пятна, принимая во внимание функцию рассеяния точки микроскопа, шумовые свойства детектора и т. д. Однако этот подход не работает, когда источников слишком много, расположенных близко друг к другу: тогда все источники размываются вместе.

Спектральная прецизионная дистанционная микроскопия (SPDM) — это семейство локализующих методов во флуоресцентной микроскопии , которые обходят проблему наличия множества источников, измеряя всего несколько источников одновременно, так что каждый источник «оптически изолирован» от других (т. е. отделен более чем на разрешение микроскопа, обычно ~200-250 нм). [55] [56] [57] Эта «оптическая изоляция» требует, чтобы исследуемые частицы имели разные спектральные сигнатуры, так что можно было бы смотреть на свет всего от нескольких молекул одновременно, используя соответствующие источники света и фильтры. Это позволяет достичь эффективного оптического разрешения в несколько раз лучше, чем обычное оптическое разрешение, которое представлено полушириной главного максимума эффективной функции изображения точки. [55]

Структурное разрешение, достигаемое с помощью SPDM, может быть выражено в терминах наименьшего измеримого расстояния между двумя точечными частицами с различными спектральными характеристиками («топологическое разрешение»). Моделирование показало, что при подходящих условиях относительно точности локализации, плотности частиц и т. д. «топологическое разрешение» соответствует « пространственной частоте », которая, в терминах классического определения, эквивалентна значительно улучшенному оптическому разрешению. Молекулы также могут быть различены еще более тонкими способами на основе времени жизни флуоресценции и других методов. [55]

Важное применение — геномные исследования (изучение функциональной организации генома ) . Другая важная область использования — исследование структуры мембран.

SPDMphymod
Двухцветная локализационная микроскопия SPDMphymod/микроскопия сверхвысокого разрешения с белками слияния GFP и RFP

Локализационная микроскопия для многих стандартных флуоресцентных красителей, таких как GFP , красители Alexa и молекулы флуоресцеина , возможна при наличии определенных фотофизических условий. С этой так называемой технологией физически модифицируемых флуорофоров (SPDMphymod) для нановизуализации достаточно одной длины волны лазера подходящей интенсивности [58] в отличие от других технологий локализационной микроскопии, которым требуются две длины волны лазера, когда используются специальные фотопереключаемые/фотоактивируемые флуоресцентные молекулы. Еще одним примером использования SPDMphymod является анализ частиц вируса табачной мозаики (TMV) [59] или изучение взаимодействия вируса и клетки . [60] [61]

На основе переходов синглет-триплетного состояния для SPDMphymod принципиально важно, чтобы этот процесс был непрерывным и приводил к эффекту, когда одна молекула сначала переходит в очень долгоживущее обратимое темное состояние (с периодом полураспада до нескольких секунд), из которого она возвращается во флуоресцентное состояние, испуская множество фотонов в течение нескольких миллисекунд, прежде чем она вернется в очень долгоживущее, так называемое необратимое темное состояние. Микроскопия SPDMphymod использует флуоресцентные молекулы, которые испускают одну и ту же спектральную частоту света, но с разными спектральными сигнатурами на основе характеристик мигания. Объединяя две тысячи изображений одной и той же клетки, можно, используя лазерные оптические прецизионные измерения, записывать локализационные изображения со значительно улучшенным оптическим разрешением. [62]

Стандартными флуоресцентными красителями, которые уже успешно используются с технологией SPDMphymod, являются GFP , RFP , YFP , Alexa 488 , Alexa 568, Alexa 647, Cy2 , Cy3, Atto 488 и флуоресцеин .

Криогенная оптическая локализация в 3D (COLD)

Криогенная оптическая локализация в трех измерениях (COLD) позволяет определить четыре участка связывания биотина в белке стрептавидине.

Криогенная оптическая локализация в 3D (COLD) — это метод, позволяющий локализовать несколько флуоресцентных участков в пределах одной биомолекулы малого и среднего размера с разрешением в масштабе Ангстрема. [54] Точность локализации в этом подходе повышается, поскольку более медленная фотохимия при низких температурах приводит к большему количеству фотонов, которые могут быть испущены каждым флуорофором до фотообесцвечивания. [63] [64] В результате криогенная стохастическая локализационная микроскопия достигает субмолекулярного разрешения, необходимого для разрешения трехмерных положений нескольких флуорофоров, прикрепленных к небольшому белку. Используя алгоритмы, известные из электронной микроскопии, двумерные проекции флуорофоров реконструируются в трехмерную конфигурацию. COLD доводит флуоресцентную микроскопию до ее фундаментального предела в зависимости от размера метки. Этот метод также можно комбинировать с другими методами структурной биологии, такими как рентгеновская кристаллография, магнитно-резонансная спектроскопия и электронная микроскопия, для получения ценной дополнительной информации и специфичности.

Микроскопия локализации, активируемая связыванием (BALM)

fBALM Микроскопия локализации одиночных молекул сверхвысокого разрешения с использованием микроскопии локализации, активируемой связыванием с помощью флуктуации структуры ДНК

Микроскопия локализации с активацией связывания (BALM) — это общая концепция микроскопии локализации одиночных молекул (SMLM): сверхразрешенная визуализация ДНК-связывающих красителей, основанная на изменении свойств ДНК и красителя. [65] Путем тщательной регулировки химической среды, приводящей к локальному, обратимому плавлению ДНК и гибридизационному контролю над флуоресцентным сигналом, можно вводить молекулы ДНК-связывающих красителей. Интеркалирующие и связывающие малой бороздкой ДНК-красители можно использовать для регистрации и оптической изоляции только нескольких сигналов ДНК-связывающих красителей за раз. BALM с помощью флуктуации структуры ДНК (fBALM) использовался для наномасштабных различий в ядерной архитектуре с ожидаемым структурным разрешением приблизительно 50 нм. Визуализация наноструктуры хроматина с помощью микроскопии локализации с активацией связывания, основанной на флуктуациях структуры ДНК. [66] Недавно значительное увеличение квантового выхода флуоресценции NIAD-4 при связывании с амилоидом было использовано для визуализации амилоидных фибрилл [67] и олигомеров с помощью BALM. [68]

STORM, PALM и FPALM

Стохастическая оптическая реконструкционная микроскопия (STORM), фотоактивируемая локализационная микроскопия (PALM) и флуоресцентная фотоактивируемая локализационная микроскопия (FPALM) — это методы получения изображений с высоким разрешением, которые используют последовательную активацию и локализацию с временным разрешением фотопереключаемых флуорофоров для создания изображений с высоким разрешением. Во время получения изображений только оптически разрешимая подгруппа флуорофоров активируется в флуоресцентное состояние в любой момент времени, так что положение каждого флуорофора может быть определено с высокой точностью путем нахождения положений центроидов изображений отдельных молекул конкретного флуорофора. Затем одна подгруппа флуорофоров деактивируется, а другая активируется и визуализируется. Итерация этого процесса позволяет локализовать многочисленные флуорофоры и построить изображение с высоким разрешением из данных изображения.

Эти три метода были опубликованы независимо в течение короткого периода времени, и их принципы идентичны. STORM был первоначально описан с использованием красителей Cy5 и Cy3, прикрепленных к нуклеиновым кислотам или белкам, [69] в то время как PALM и FPALM были описаны с использованием фотопереключаемых флуоресцентных белков. [70] [71] В принципе, можно использовать любой фотопереключаемый флуорофор, и STORM был продемонстрирован с использованием множества различных зондов и стратегий маркировки. Используя стохастическое фотопереключение отдельных флуорофоров, таких как Cy5, [72] STORM может быть выполнен с одним источником возбуждения красного лазера. Красный лазер переключает флуорофор Cy5 в темное состояние путем образования аддукта [73] [74] и впоследствии возвращает молекулу во флуоресцентное состояние. Многие другие красители также использовались со STORM. [75] [76] [77] [78] [79] [80]

В дополнение к одиночным флуорофорам, с STORM можно использовать пары красителей, состоящие из активирующего флуорофора (такого как Alexa 405, Cy2 или Cy3) и фотопереключаемого репортерного красителя (такого как Cy5, Alexa 647, Cy5.5 или Cy7). [69] [81] [82] В этой схеме активирующий флуорофор, возбуждаясь вблизи своего максимума поглощения, служит для повторной активации фотопереключаемого красителя во флуоресцентное состояние. Многоцветная визуализация была выполнена с использованием различных длин волн активации для различения пар красителей, в зависимости от используемого активирующего флуорофора, [81] [82] [83] или с использованием спектрально различных фотопереключаемых флуорофоров, как с активирующими флуорофорами, так и без них. [75] [84] [85] Также можно использовать фотопереключаемые флуоресцентные белки. [70] [71] [85] [86] Высокоспецифичная маркировка биологических структур фотопереключаемыми зондами была достигнута с помощью окрашивания антителами, [81] [82] [83] [87] прямой конъюгации белков, [88] и генетического кодирования. [70] [71] [85] [86]

STORM также был расширен до трехмерной визуализации с использованием оптического астигматизма, в котором эллиптическая форма функции рассеяния точки кодирует положения x, y и z для образцов толщиной до нескольких микрометров, [82] [87] и был продемонстрирован на живых клетках. [85] На сегодняшний день пространственное разрешение, достигаемое с помощью этой техники, составляет ~20 нм в латеральных измерениях и ~50 нм в осевом измерении; а временное разрешение составляет всего 0,1–0,33 с. [ необходима цитата ]

Накопление точек для визуализации в наномасштабной топографии (PAINT)

Накопление точек для визуализации в наномасштабной топографии (PAINT) — это метод локализации одной молекулы, который достигает стохастической флуоресценции одной молекулы путем молекулярной адсорбции/поглощения и фотообесцвечивания/десорбции. [89] [90] Первым использованным красителем был нильский красный , который не флуоресцирует в водном растворе, но флуоресцирует при введении в гидрофобную среду, такую ​​как мицеллы или стенки живых клеток. Таким образом, концентрация красителя поддерживается небольшой, на наномолярном уровне, так что скорость сорбции молекулы в области, ограниченной дифракцией, находится в миллисекундном диапазоне. Стохастическое связывание молекул одного красителя (зондов) с иммобилизованной мишенью может быть пространственно и временно разрешено под типичным широкопольным флуоресцентным микроскопом. Каждый краситель фотообесцвечивается, чтобы вернуть поле в темное состояние, поэтому следующий краситель может связываться и наблюдаться. Преимущество этого метода по сравнению с другими стохастическими методами заключается в том, что в дополнение к получению сверхразрешенного изображения фиксированной цели, он позволяет измерять динамическую кинетику связывания диффундирующих молекул зонда в растворе с целью. [91] [90]

Объединяя технику 3D-суперразрешения (например, функцию рассеяния точки двойной спирали, разработанную в группе Мёрнера), фотоактивируемые красители, активную прерывистость, зависящую от мощности, и накопление точек для визуализации в наномасштабной топографии, SPRAIPAINT (SPRAI=Super resolution by Power-dependent Active Intermittency [92] ) может сверхразрешать стенки живых клеток. [93] PAINT работает, поддерживая баланс между скоростями адсорбции/поглощения красителя и фотообесцвечивания/десорбции. Этот баланс можно оценить с помощью статистических принципов. [94] Скорость адсорбции или абсорбции разбавленного растворенного вещества на поверхности или границе раздела в газовом или жидком растворе можно рассчитать с помощью законов диффузии Фика . Скорость фотообесцвечивания/десорбции можно измерить для заданного состояния раствора и плотности мощности освещения.

DNA-PAINT был дополнительно расширен для использования обычных красителей, где динамическое связывание и отсоединение меченого красителем ДНК-зонда от фиксированного ДНК-оригами используется для достижения стохастической одиночной молекулярной визуализации. [95] [96] DNA-PAINT больше не ограничивается красителями, чувствительными к окружающей среде, и может измерять как адсорбцию, так и десорбцию кинетики зондов на мишени. Метод использует эффект размытия камеры движущимися красителями. Когда обычный краситель диффундирует в растворе, его изображение на типичной ПЗС-камере размывается из-за его относительно высокой скорости и относительно длительного времени экспозиции камеры, что способствует флуоресцентному фону. Однако, когда он связывается с фиксированной мишенью, краситель перестает двигаться; и можно получить четкий вход в функцию рассеяния точки.

Термин для этого метода - mbPAINT ("mb" означает размытость изображения ). [97] Когда для визуализации используется флуоресцентный микроскоп полного внутреннего отражения (TIRF), глубина возбуждения ограничивается ~100 нм от подложки, что дополнительно снижает фон флуоресценции от размытых красителей вблизи подложки и фон в объеме раствора. Очень яркие красители могут использоваться для mbPAINT, что дает типичные однокадровые пространственные разрешения ~20 нм и одномолекулярные кинетические временные разрешения ~20 мс при относительно слабых интенсивностях фотовозбуждения, что полезно при изучении молекулярного разделения отдельных белков. [98]

Временное разрешение было дополнительно улучшено (в 20 раз) с использованием вращательной фазовой маски, помещенной в плоскость Фурье во время сбора данных и разрешения искаженной функции рассеяния точки, содержащей временную информацию. Метод был назван Super Temporal-Resolved Microscopy (STReM). [99]

Микроскопия локализации без меток

Микроскопия локализации без метки SPDM – микроскопия сверхвысокого разрешения выявляет ранее необнаруживаемые внутриклеточные структуры

Оптическое разрешение клеточных структур в диапазоне около 50 нм может быть достигнуто даже в клетках без меток с помощью локализационной микроскопии SPDM .

Используя две различные длины волн лазера, SPDM выявляет клеточные объекты, которые не поддаются обнаружению в условиях обычной флуоресцентной широкопольной визуализации, а также существенно улучшает разрешение автофлуоресцентных структур.

В качестве контроля положения обнаруженных объектов на локализационном изображении совпадают с таковыми на светлопольном изображении. [100]

Микроскопия сверхвысокого разрешения без использования меток также была продемонстрирована с использованием флуктуаций сигнала поверхностно-усиленного комбинационного рассеяния на высокооднородной плазмонной метаповерхности. [101]

Прямая стохастическая оптическая реконструкционная микроскопия (dSTORM)

dSTORM использует фотопереключение одного флуорофора. В dSTORM флуорофоры встроены в восстановительную и окислительную буферную систему (ROXS), и возбуждается флуоресценция. Иногда, стохастически, флуорофор переходит в триплетное или некоторое другое темное состояние, чувствительное к окислительному состоянию буфера, из которого его можно заставить флуоресцировать, так что можно регистрировать положения отдельных молекул. [102] Разработка метода dSTORM происходила в 3 независимых лабораториях примерно в одно и то же время и также называлась «обратимой фотообесцвечивающей микроскопией» (RPM), [103] «микроскопией истощения основного состояния с последующим возвратом отдельных молекул» (GSDIM), [104] а также теперь общепринятым названием dSTORM. [105]

Программное обеспечение для локализационной микроскопии

Локализационная микроскопия в значительной степени зависит от программного обеспечения, которое может точно подогнать функцию рассеяния точки (PSF) к миллионам изображений активных флуорофоров в течение нескольких минут. [106] Поскольку классические методы анализа и программные пакеты, используемые в естественных науках, слишком медленны для вычислительного решения этих задач, часто требуя часов вычислений для обработки данных, измеряемых за минуты, были разработаны специализированные программные продукты. Многие из этих пакетов программного обеспечения для локализации имеют открытый исходный код; они перечислены в SMLM Software Benchmark. [107] После определения положений молекул необходимо отобразить их, и для этого были разработаны несколько алгоритмов. [108]

Оптическая флуктуационная визуализация сверхвысокого разрешения (SOFI)

Можно обойти необходимость подгонки PSF, присущую микроскопии локализации одиночных молекул (SMLM), путем прямого вычисления временной автокорреляции пикселей. Эта техника называется оптической флуктуационной визуализацией сверхвысокого разрешения (SOFI) и, как было показано, является более точной, чем SMLM, когда плотность одновременно активных флуорофоров очень высока.

Всеобъемлющая локализационная микроскопия (OLM)

Всепроникающая локализационная микроскопия (OLM) является расширением методов микроскопии одиночных молекул (SMLM), которые позволяют получать высокоплотные изображения отдельных молекул с помощью некогерентного источника света (например, ртутной дуговой лампы) и обычной эпифлуоресцентной установки микроскопа. [109] Короткий всплеск возбуждения темно-синего цвета (с лазером 350-380 нм вместо 405 нм) обеспечивает длительную реактивацию молекул с разрешением 90 нм на тестовых образцах. Наконец, коррелятивные изображения STED и SMLM могут быть выполнены на одном и том же биологическом образце с использованием простой среды визуализации, что может обеспечить основу для дальнейшего повышения разрешения. Эти результаты могут демократизировать сверхразрешающую визуализацию и помочь любому ученому создавать высокоплотные изображения отдельных молекул даже при ограниченном бюджете.

Улучшение разрешения с помощью последовательной визуализации (RESI)

Улучшение разрешения с помощью последовательной визуализации (RESI) является расширением DNA-PAINT, которое может достичь теоретически неограниченного разрешения. [110] Вместо того, чтобы использовать один тип метки для идентификации заданного целевого вида, копии одной и той же цели маркируются ортогональными последовательностями ДНК. При последовательной (т. е. разделенной) визуализации облака локализации, которые перекрывались бы в обычной SMLM, могут быть (1) разрешены и (2) объединены в одну «супер» локализацию, точность которой масштабируется с базовым числом локализаций. Поскольку число достижимых локализаций в DNA-PAINT неограниченно, то и теоретическое разрешение RESI неограниченно. Наложение локализаций RESI из базовых раундов визуализации создает составное изображение с высоким разрешением.

Сочетание техник

3D-световая микроскопическая наноразмерная микроскопия (LIMON)

3D-микроскопия с двойным цветным сверхвысоким разрешением с Her2 и Her3 в клетках молочной железы, стандартные красители: Alexa 488, Alexa 568 LIMON

Изображения, полученные с помощью световой микроскопической наноразмерной микроскопии (3D LIMON) с использованием микроскопа Vertico SMI , стали возможными благодаря сочетанию SMI и SPDM, при котором сначала применяется процесс SMI, а затем SPDM.

Процесс SMI определяет центр частиц и их распространение в направлении оси микроскопа. В то время как центр частиц/молекул может быть определен с точностью 1–2 нм, распространение вокруг этой точки может быть определено вплоть до осевого диаметра приблизительно 30–40 нм.

Затем с помощью SPDM определяется поперечное положение отдельной частицы/молекулы, достигая точности в несколько нанометров. [111]

В качестве биологического приложения в 3D двухцветном режиме было достигнуто пространственное расположение кластеров Her2/neu и Her3 . Положения во всех трех направлениях кластеров белка могли быть определены с точностью около 25 нм. [112]

Интегрированная корреляционная световая и электронная микроскопия

Объединение микроскопа сверхвысокого разрешения с электронным микроскопом позволяет визуализировать контекстную информацию, а маркировка обеспечивается флуоресцентными маркерами. Это решает проблему черного фона, с которым остается исследователь при использовании только светового микроскопа. В интегрированной системе образец измеряется обоими микроскопами одновременно. [113]

Улучшение методов с использованием нейронных сетей

В последнее время, благодаря достижениям в области вычислений искусственного интеллекта, нейронные сети глубокого обучения ( GAN ) использовались для улучшения сверхвысокого разрешения фотографических изображений, полученных с помощью оптических микроскопов, [114] увеличивая разрешение с 40x до 100x. [115] Разрешение увеличивается с 20x с помощью оптического микроскопа до 1500x, что сопоставимо со сканирующим электронным микроскопом, с помощью нейронной линзы. [116] Эти методы применяются в сверхвысоких разрешениях изображений, полученных с помощью позитронно-эмиссионной томографии и флуоресцентной микроскопии. [117]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Neice A (2010). Методы и ограничения субволновой визуализации . Достижения в области визуализации и электронной физики. Т. 163. С. 117–140. doi :10.1016/S1076-5670(10)63003-0. ISBN 978-0-12-381314-5.
  2. ^ Stockert JC, Blázquez-Castro A (2017). "Глава 20 Микроскопия сверхвысокого разрешения". Флуоресцентная микроскопия в науках о жизни . Bentham Science Publishers. стр. 687–711. ISBN 978-1-68108-519-7. Архивировано из оригинала 14 мая 2019 . Получено 24 декабря 2017 .
  3. ^ Аббат Э (1873). «Beitrage zur Theorie des Mikroskops und der mikroskopischen Wahrmehmung» (PDF) . Archiv für microskopische Anatomy (на немецком языке). 9 : 413–420. дои : 10.1007/BF02956173. S2CID  135526560.
  4. ^ Guerra JM (сентябрь 1990 г.). «Фотонная туннельная микроскопия». Applied Optics . 29 (26): 3741–52. Bibcode : 1990ApOpt..29.3741G. doi : 10.1364/AO.29.003741. PMID  20567479. S2CID  23505916.
  5. ^ Agard DA, Sedat JW (апрель 1983). "Трехмерная архитектура политенного ядра". Nature . 302 (5910): 676–81. Bibcode :1983Natur.302..676A. doi :10.1038/302676a0. PMID  6403872. S2CID  4311047.
  6. ^ De Luca GM, Breedijk RM, Brandt RA, Zeelenberg CH, de Jong BE, Timmermans W и др. (1 ноября 2013 г.). «Повторное сканирование конфокальной микроскопии: сканирование дважды для лучшего разрешения». Biomedical Optics Express . 4 (11): 2644–56. doi :10.1364/BOE.4.002644. PMC 3829557. PMID  24298422 . 
  7. ^ Sheppard CJ, Mehta SB, Heintzmann R (август 2013 г.). «Сверхразрешение с помощью сканирующей микроскопии изображений с использованием переназначения пикселей». Optics Letters . 38 (15): 2889–92. Bibcode : 2013OptL...38.2889S. doi : 10.1364/OL.38.002889. hdl : 1912/6208 . PMID  23903171.
  8. ^ Гуэрра, Джон М. (26 июня 1995 г.). «Сверхразрешение через освещение дифракционно-рожденными затухающими волнами». Applied Physics Letters . 66 (26): 3555–3557. Bibcode : 1995ApPhL..66.3555G. doi : 10.1063/1.113814. ISSN  0003-6951.
  9. ^ Патент США № 5,666,197: Аппаратура и методы, использующие фазовый контроль и анализ затухающего освещения для визуализации и метрологии субволновой боковой топографии поверхности; Джон М. Герра, сентябрь 1997 г. Передано Polaroid Corp.
  10. ^ SPIE (март 2015 г.). "Пленарная презентация WE Moerner: Спектроскопия одиночных молекул, визуализация и фотоконтроль — основы микроскопии сверхвысокого разрешения". SPIE Newsroom . doi :10.1117/2.3201503.17.
  11. ^ Ritter K, Rising M (8 октября 2014 г.). «2 американца и 1 немец стали лауреатами Нобелевской премии по химии». Associated Press . Получено 8 октября 2014 г.
  12. ↑ Chang K (8 октября 2014 г.). «2 американца и немец удостоены Нобелевской премии по химии». The New York Times . Получено 8 октября 2014 г.
  13. ^ Vangindertael, J.; Camacho, R.; Sempels, W.; Mizuno, H.; Dedecker, P.; Janssen, KPF (2018). «Введение в оптическую микроскопию сверхвысокого разрешения для биологов-авантюристов». Методы и применение во флуоресценции . 6 (2): 022003. Bibcode : 2018MApFl...6b2003V. doi : 10.1088/2050-6120/aaae0c . ISSN  2050-6120. PMID  29422456.
  14. ^ Cremer C, Cremer T (сентябрь 1978 г.). «Соображения относительно лазерного сканирующего микроскопа с высоким разрешением и глубиной резкости». Microscopica Acta . 81 (1): 31–44. PMID  713859.
  15. ^ C. Cremer и T. Cremer (1978): Соображения по поводу лазерного сканирующего микроскопа с высоким разрешением и глубиной резкости Microscopica Acta ТОМ 81 НОМЕР 1 Сентябрь, стр. 31—44 (1978)
  16. ^ Нобелевская премия по химии 2014 года https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2014/hell/biographical/
  17. ^ Часть I и Часть II
  18. ^ Moerner WE (2006). «Горы из отдельных молекул дают наномасштабные изображения клеток». Nature Methods . 3 (10): 781–782. doi :10.1038/nmeth1006-781. PMC 2663419 . PMID  16990808. 
  19. ^ ab VA Okhonin, Method of study specimen microstructure, Patent SU 1374922, priority date 10 April 1986, Published 30 July 1991, Soviet Patents Abstracts, Section EI, Week 9218, Derwent Publications Ltd., London, GB; Class S03, p. 4. Ссылаются на патенты US 5394268 A (1993) и US RE38307 E1 (1995). Из английского перевода: "The essence of the invention is as following. Luminescence is excited in a sample located in the field of multiple standing light waves, which cause luminescence quenching because of impulse transitions...".
  20. ^ Guerra, John M. (10 сентября 1990 г.). «Фотонная туннельная микроскопия». Applied Optics . 29 (26): 3741–3752. Bibcode : 1990ApOpt..29.3741G. doi : 10.1364/AO.29.003741. ISSN  2155-3165. PMID  20567479.
  21. ^ Патент США 2009/0116,024, дата приоритета 7 апреля 2006 г.: JV Mikliaev, SA Asselborn Метод получения изображения с высоким разрешением
  22. ^ Микляев Ю.В., Ассельборн С.А., Зайцев КА, Даршт М.Ю. (2014). "Микроскопия сверхвысокого разрешения в дальнем поле с помощью наноскопии оптического случайного картирования в ближнем поле". Appl. Phys. Lett . 105 (11): 113103(1–4). Bibcode :2014ApPhL.105k3103M. doi :10.1063/1.4895922.
  23. ^ Cremer C , Cremer T (1978). «Соображения относительно лазерного сканирующего микроскопа с высоким разрешением и глубиной резкости» (PDF) . Microscopica Acta . 81 (1): 31–44. PMID  713859. Архивировано из оригинального (PDF) 4 марта 2016 г. . Получено 22 мая 2011 г. .
  24. ^ Hell SW, Stelzer EH, Lindek S, Cremer C (февраль 1994 г.). "Конфокальная микроскопия с увеличенной апертурой обнаружения: конфокальная микроскопия типа B 4Pi". Optics Letters . 19 (3): 222. Bibcode :1994OptL...19..222H. CiteSeerX 10.1.1.501.598 . doi :10.1364/OL.19.000222. PMID  19829598. 
  25. ^ Schmidt R, Wurm CA, Jakobs S, Engelhardt J, Egner A, Hell SW (июнь 2008 г.). «Сферическое наноразмерное фокусное пятно раскрывает внутреннюю часть клеток». Nature Methods . 5 (6): 539–44. doi :10.1038/nmeth.1214. hdl : 11858/00-001M-0000-0012-DBBB-8 . PMID  18488034. S2CID  16580036.
  26. ^ Бём У., Хелл С. В., Шмидт Р. (февраль 2016 г.). "4Pi-RESOLFT наноскопия". Nature Communications . 7 (10504): 10504. Bibcode :2016NatCo...710504B. doi :10.1038/ncomms10504. PMC 4740410 . PMID  26833381. 
  27. ^ Pullman JM, Nylk J, Campbell EC, Gunn-Moore FJ, Prystowsky MB, Dholakia K (февраль 2016 г.). «Визуализация подоцитарной субструктуры с помощью структурированной световой микроскопии (SIM): новый подход к нефротическим заболеваниям». Biomedical Optics Express . 7 (2): 302–11. doi :10.1364/BOE.7.000302. PMC 4771450. PMID  26977341. 
  28. ^ Лю Дж., Ван М., Тулман Д., Мандава Ш.Х., Элфер К.Н., Габриэльсон А. и др. (декабрь 2016 г.). «Неразрушающая диагностика рака почки с помощью биопсии толстой иглой 18-го калибра с использованием микроскопии с двухцветной флуоресцентной структурированной подсветкой». Урология . 98 : 195–199. doi : 10.1016/j.urology.2016.08.036. PMC 5553202. PMID  27597632 . 
  29. ^ Westmoreland D, Shaw M, Grimes W, Metcalf DJ, Burden JJ, Gomez K и др. (апрель 2016 г.). «Микроскопия сверхвысокого разрешения как потенциальный подход к диагностике нарушений гранул тромбоцитов». Журнал тромбоза и гемостаза . 14 (4): 839–49. doi :10.1111/jth.13269. PMC 4982064. PMID  26806224 . 
  30. ^ Guerra JM (1995). "Сверхразрешение через дифракционные затухающие волны". Appl. Phys. Lett. 66 (26): 3555. Bibcode :1995ApPhL..66.3555G. doi :10.1063/1.113814.
  31. ^ ab Патент США № 5,774,221, Устройство и методы для обеспечения фазово-управляемого эванесцентного освещения (1996); № 5,666,197, Устройство и методы, использующие фазовый контроль и анализ эванесцентного освещения для визуализации и метрологии субволновой боковой топографии поверхности (1996), и № 5,715,059, Темное поле, системы и методы туннелирования фотонов (1996)
  32. ^ abc Reymann J, Baddeley D, Gunkel M, Lemmer P, Stadter W, Jegou T и др. (2008). «Высокоточный структурный анализ субъядерных комплексов в фиксированных и живых клетках с помощью микроскопии с пространственно-модулированным освещением (SMI)». Chromosome Research . 16 (3): 367–82. doi : 10.1007/s10577-008-1238-2 . PMID  18461478.
  33. ^ Heintzmann R, Cremer C (1999). Bigio IJ, Schneckenburger H, Slavik J, Svanberg K, Viallet PM (ред.). "Микроскопия с латеральным модулированным возбуждением: улучшение разрешения с помощью дифракционной решетки ". Proc. SPIE . Оптические биопсии и микроскопические методы III. 3568 : 185–196. Bibcode : 1999SPIE.3568..185H. doi : 10.1117/12.336833. S2CID  128763403.
  34. ↑ Патент США 7,342,717, поданный 10 июля 1997 г.: Кристоф Кремер, Михаэль Хаусманн, Иоахим Брадл, Бернхард Шнайдер Микроскоп волнового поля с функцией рассеяния точки обнаружения
  35. ^ Best G, Amberger R, Baddeley D, Ach T, Dithmar S, Heintzmann R, Cremer C (июнь 2011 г.). «Микроскопия структурированного освещения автофлуоресцентных агрегаций в тканях человека». Micron . 42 (4): 330–5. doi :10.1016/j.micron.2010.06.016. PMID  20926302.
  36. ^ Hugelier, Siewert; Colosi, PL; Lakadamyali, Melike (9 мая 2023 г.). «Количественная микроскопия локализации одиночных молекул». Annual Review of Biophysics . 52 (1): 139–160. doi : 10.1146/annurev-biophys-111622-091212 . ISSN  1936-122X. PMC 11268362 . 
  37. ^ Hell SW, Wichmann J (июнь 1994 г.). «Преодоление предела разрешения дифракции с помощью стимулированной эмиссии: флуоресцентная микроскопия с истощением стимулированной эмиссии». Optics Letters . 19 (11): 780–2. Bibcode : 1994OptL...19..780H. doi : 10.1364/OL.19.000780. PMID  19844443.
  38. ^ Klar TA, Hell SW (июль 1999). «Разрешение субдифракции в дальнепольной флуоресцентной микроскопии». Optics Letters . 24 (14): 954–6. Bibcode : 1999OptL...24..954K. doi : 10.1364/OL.24.000954. PMID  18073907.
  39. ^ Kwon J, Lim Y, Jung J, Kim SK (июнь 2012 г.). «Новая методика микроскопии с субдифракционным пределом: двухточечная подсветка и микроскопия с затвором на наноалмазах (DIAMOND)». Optics Express . 20 (12): 13347–56. Bibcode : 2012OExpr..2013347K. doi : 10.1364/OE.20.013347 . PMID  22714363.
  40. ^ Грациани Г., Амблар Ф. (декабрь 2019 г.). «Сверхразрешение, обеспечиваемое произвольно сильной сверхлинейностью излучения черного тела». Nature Communications . 10 (1): 5761. Bibcode :2019NatCo..10.5761G. doi :10.1038/s41467-019-13780-4. PMC 6917796 . PMID  31848354. 
  41. ^ Fernández-Suárez M, Ting AY (декабрь 2008 г.). «Флуоресцентные зонды для сверхчеткой визуализации живых клеток». Nature Reviews Molecular Cell Biology . 9 (12): 929–43. doi :10.1038/nrm2531. PMID  19002208. S2CID  2752640.
  42. ^ Hell SW (май 2007). "Оптическая наноскопия дальнего поля". Science . 316 (5828): 1153–8. Bibcode :2007Sci...316.1153H. doi : 10.1126/science.1137395 . hdl : 11858/00-001M-0000-0012-E11C-1 . PMID  17525330.
  43. ^ Хуан Б., Бейтс М., Чжуан Х. (2009). «Флуоресцентная микроскопия сверхвысокого разрешения». Annual Review of Biochemistry . 78 : 993–1016. doi :10.1146/annurev.biochem.77.061906.092014. PMC 2835776. PMID 19489737  . 
  44. ^ Willig KI, Rizzoli SO, Westphal V, Jahn R, Hell SW (апрель 2006 г.). «STED-микроскопия показывает, что синаптотагмин остается кластеризованным после экзоцитоза синаптических везикул». Nature . 440 (7086): 935–9. Bibcode :2006Natur.440..935W. doi :10.1038/nature04592. PMID  16612384. S2CID  4326130.
  45. ^ Patterson GH (октябрь 2009 г.). «Флуоресцентная микроскопия ниже предела дифракции». Семинары по клеточной и эволюционной биологии . 20 (8): 886–93. doi :10.1016/j.semcdb.2009.08.006. PMC 2784032. PMID  19698798 . 
  46. ^ Вестфаль В., Лаутербах МА, Ди Никола А., Хелл СВ (2007). "Динамическая наноскопия дальнего поля". Новый журнал физики . 9 (12): 435. Bibcode : 2007NJPh....9..435W. doi : 10.1088/1367-2630/9/12/435 .
  47. ^ Westphal V, Rizzoli SO, Lauterbach MA, Kamin D, Jahn R, Hell SW (апрель 2008 г.). «Оптическая наноскопия с видеоскоростью в дальнем поле анализирует движение синаптических везикул». Science . 320 (5873): 246–9. Bibcode :2008Sci...320..246W. doi : 10.1126/science.1154228 . PMID  18292304. S2CID  14169050.
  48. ^ Chmyrov A, Arden-Jacob J, Zilles A, Drexhage KH, Widengren J (ноябрь 2008 г.). «Характеристика новых флуоресцентных меток для микроскопии сверхвысокого разрешения». Photochemical & Photobiological Sciences . 7 (11): 1378–85. doi : 10.1039/B810991P . PMID  18958325. S2CID  31540725.
  49. ^ Gustafsson MG (сентябрь 2005 г.). «Нелинейная структурированная микроскопия освещения: широкопольная флуоресцентная визуализация с теоретически неограниченным разрешением». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 102 (37): 13081–6. Bibcode : 2005PNAS..10213081G. doi : 10.1073/pnas.0406877102 . PMC 1201569. PMID  16141335. 
  50. ^ Guerra JM (1995). «Сверхразрешение через дифракционно-рожденные затухающие волны». Appl. Phys. Lett. 66 (26): 3555–3557. Bibcode :1995ApPhL..66.3555G. doi :10.1063/1.113814.
  51. ^ von Diezmann A, Shechtman Y, Moerner WE (июнь 2017 г.). «Трехмерная локализация отдельных молекул для сверхразрешающей визуализации и отслеживания отдельных частиц». Chemical Reviews . 117 (11): 7244–7275. doi :10.1021/acs.chemrev.6b00629. PMC 5471132 . PMID  28151646. 
  52. ^ Thompson RE, Larson DR, Webb WW (май 2002). "Точный нанометровый локализационный анализ для отдельных флуоресцентных зондов". Biophysical Journal . 82 (5): 2775–83. Bibcode :2002BpJ....82.2775T. doi :10.1016/S0006-3495(02)75618-X. PMC 1302065 . PMID  11964263. 
  53. ^ Mortensen KI, Churchman LS, Spudich JA, Flyvbjerg H (май 2010 г.). «Оптимизированный анализ локализации для отслеживания одиночных молекул и микроскопии сверхвысокого разрешения». Nature Methods . 7 (5): 377–81. doi :10.1038/nmeth.1447. PMC 3127582 . PMID  20364147. 
  54. ^ ab Weisenburger S, Boening D, Schomburg B, Giller K, Becker S, Griesinger C, Sandoghdar V (февраль 2017 г.). «Криогенная оптическая локализация обеспечивает данные о трехмерной структуре белка с разрешением в Ангстреме». Nature Methods . 14 (2): 141–144. doi :10.1038/nmeth.4141. hdl : 11858/00-001M-0000-002C-DE99-3 . PMID  28068317. S2CID  4092897.
  55. ^ abc Lemmer P, Gunkel M, Baddeley D, Kaufmann R, Urich A, Weiland Y, Reymann J, Müller P, Hausmann M, Cremer C (2008). "SPDM: Световая микроскопия с разрешением отдельных молекул в наномасштабе" (PDF) . Applied Physics B . 93 (1): 1–12. Bibcode :2008ApPhB..93....1L. doi :10.1007/s00340-008-3152-x. S2CID  13805053.
  56. ^ Van Oijen AM, Köhler J, Schmidt J, Müller M, Brakenhoff GJ (31 июля 1998 г.). "3-мерное сверхразрешение с помощью спектрально-селективной визуализации" (PDF) . Chemical Physics Letters . 292 (1–2): 183–187. Bibcode : 1998CPL...292..183V. doi : 10.1016/S0009-2614(98)00673-3.
  57. ^ Sätzler B, Cremer E (1 февраля 1998 г.). «Высокоточные измерения расстояний и сегментация объектов с сохранением объема вблизи и ниже предела разрешения в трехмерной конфокальной флуоресцентной микроскопии». Журнал микроскопии . 189 (2): 118–136. doi :10.1046/j.1365-2818.1998.00276.x. S2CID  73578516.
  58. ^ Рейманн Дж., Бэддели Д., Гункель М., Леммер П., Штадтер В., Жегоу Т. и др. (май 2008 г.). «Высокоточный структурный анализ субъядерных комплексов в фиксированных и живых клетках с помощью микроскопии с пространственно-модулированным освещением (SMI)». Chromosome Research . 16 (3): 367–82. doi : 10.1007/s10577-008-1238-2 . PMID  18461478.
  59. ^ Cremer C, Kaufmann R, Gunkel M, Pres S, Weiland Y, Müller P и др. (сентябрь 2011 г.). «Сверхразрешающая визуализация биологических наноструктур с помощью спектральной прецизионной дистанционной микроскопии». Biotechnology Journal . 6 (9): 1037–51. doi :10.1002/biot.201100031. PMID  21910256. S2CID  21253369.
  60. ^ Cremer C, Kaufmann R, Gunkel M, Polanski F, Müller P, Dierkes R, Degenhard S, Wege C, Hausmann M, Birk U (июль 2014 г.). «Перспективы применения локализационной микроскопии в вирусологии». Histochemistry and Cell Biology . 142 (1): 43–59. doi :10.1007/s00418-014-1203-4. PMID  24614971. S2CID  16930362.
  61. ^ Ван Q, Диркес Р., Кауфманн Р., Кремер К. (апрель 2014 г.). «Количественный анализ отдельных кластеров рецепторов фактора роста гепатоцитов в эпителиальных клетках человека, инфицированных вирусом гриппа А, с использованием локализационной микроскопии». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биомембраны . 1838 (4): 1191–8. doi : 10.1016/j.bbamem.2013.12.014 . PMID  24374315.
  62. ^ Gunkel M, Erdel F, Rippe K, Lemmer P, Kaufmann R, Hörmann C, Amberger R, Cremer C (июнь 2009 г.). «Двухцветная локализационная микроскопия клеточных наноструктур» (PDF) . Biotechnology Journal . 4 (6): 927–38. doi :10.1002/biot.200900005. PMID  19548231. S2CID  18162278.
  63. ^ Зондерван Р., Кулцер Ф., Колченко М., Оррит М. (2004). «Фотообесцвечивание родамина 6G в поливиниловом спирте на уровне ансамбля и одиночной молекулы». J. Phys. Chem. A. 108 ( 10): 1657–1665. Bibcode : 2004JPCA..108.1657Z. doi : 10.1021/jp037222e.
  64. ^ Weisenburger S, Jing B, Renn A, Sandoghdar V (2013). Verma P, Egner A (ред.). "Криогенная локализация отдельных молекул с точностью до ангстрема". Proc. SPIE . Нановизуализация и наноспектроскопия. 8815 : 88150D. Bibcode : 2013SPIE.8815E..0DW. doi : 10.1117/12.2025373. S2CID  120610755.
  65. ^ Schoen I, Ries J, Klotzsch E, Ewers H, Vogel V (сентябрь 2011 г.). «Локализационная микроскопия, активируемая связыванием структур ДНК» (PDF) . Nano Letters . 11 (9): 4008–11. Bibcode : 2011NanoL..11.4008S. doi : 10.1021/nl2025954. PMID  21838238.
  66. ^ Szczurek A, Klewes L, Xing J, Gourram A, Birk U, Knecht H, Dobrucki JW, Mai S, Cremer C (2017). «Визуализация наноструктуры хроматина с помощью микроскопии локализации, активируемой связыванием, на основе флуктуаций структуры ДНК». Nucleic Acids Research . 45 (8): gkw1301. doi : 10.1093/nar/gkw1301 . PMC 5416826. PMID  28082388. 
  67. ^ Ries J, Udayar V, Soragni A, Hornemann S, Nilsson KP, Riek R и др. (Июль 2013 г.). «Сверхразрешающая визуализация амилоидных фибрилл с использованием зондов, активируемых связыванием». ACS Chemical Neuroscience . 4 (7): 1057–61. doi :10.1021/cn400091m. PMC 3715833 . PMID  23594172. 
  68. ^ Huh H, Lee J, Kim HJ, Hohng S, Kim SK (2017). «Морфологический анализ олигомерных и фибриллярных форм агрегатов α-синуклеина с помощью сверхвысокоразрешающей визуализации BALM». Chemical Physics Letters . 690 : 62–67. Bibcode : 2017CPL...690...62H. doi : 10.1016/j.cplett.2017.10.034.
  69. ^ ab Rust MJ, Bates M, Zhuang X (октябрь 2006 г.). "Получение изображений ниже предела дифракции с помощью стохастической оптической реконструкционной микроскопии (STORM)". Nature Methods . 3 (10): 793–5. doi :10.1038/nmeth929. PMC 2700296 . PMID  16896339. 
  70. ^ abc Betzig E, Patterson GH, Sougrat R, Lindwasser OW, Olenych S, Bonifacino JS и др. (сентябрь 2006 г.). «Визуализация внутриклеточных флуоресцентных белков с нанометровым разрешением». Science . 313 (5793): 1642–5. Bibcode :2006Sci...313.1642B. doi : 10.1126/science.1127344 . PMID  16902090.
  71. ^ abc Hess ST, Girirajan TP, Mason MD (декабрь 2006 г.). «Сверхвысокоразрешающая визуализация с помощью флуоресцентной фотоактивационной локализационной микроскопии». Biophysical Journal . 91 (11): 4258–72. Bibcode :2006BpJ....91.4258H. doi :10.1529/biophysj.106.091116. PMC 1635685 . PMID  16980368. 
  72. ^ Zhuang X (2009). «Нано-изображение с помощью Storm». Nature Photonics . 3 (7): 365–367. Bibcode : 2009NaPho...3..365Z. doi : 10.1038 / nphoton.2009.101. PMC 2840648. PMID  20300445. 
  73. ^ Bates M, Blosser TR, Zhuang X (март 2005 г.). «Спектроскопическая линейка ближнего действия на основе оптического переключателя с одной молекулой». Physical Review Letters . 94 (10): 108101. arXiv : q-bio/0502012 . Bibcode :2005PhRvL..94j8101B. doi :10.1103/physrevlett.94.108101. PMC 2652517 . PMID  15783528. 
  74. ^ Dempsey GT, Bates M, Kowtoniuk WE, Liu DR, Tsien RY, Zhuang X (декабрь 2009 г.). «Механизм фотопереключения цианиновых красителей». Журнал Американского химического общества . 131 (51): 18192–3. doi :10.1021/ja904588g. PMC 2797371. PMID  19961226 . 
  75. ^ ab Bock H, Geisler C, Wurm CA, Von Middendorff C, Jakobs S, Schönle A и др. (2007). «Двухцветная флуоресцентная наноскопия дальнего поля на основе фотопереключаемых излучателей». Applied Physics B . 88 (2): 161–165. Bibcode :2007ApPhB..88..161B. doi :10.1007/s00340-007-2729-0. S2CID  122146697.
  76. ^ Fölling J, Bossi M, Bock H, Medda R, Wurm CA, Hein B и др. (ноябрь 2008 г.). «Флуоресцентная наноскопия с помощью истощения основного состояния и возврата одиночной молекулы». Nature Methods . 5 (11): 943–5. doi :10.1038/nmeth.1257. hdl : 11858/00-001M-0000-0012-DA73-1 . PMID  18794861. S2CID  205418732.
  77. ^ Heilemann M, van de Linde S, Schüttpelz M, Kasper R, Seefeldt B, Mukherjee A и др. (2008). «Флуоресцентная визуализация с субдифракционным разрешением с использованием обычных флуоресцентных зондов». Angewandte Chemie . 47 (33): 6172–6. doi :10.1002/anie.200802376. PMID  18646237. S2CID  2743064.
  78. ^ Heilemann M, van de Linde S, Mukherjee A, Sauer M (2009). «Сверхразрешающая визуализация с малыми органическими флуорофорами». Angewandte Chemie . 48 (37): 6903–8. doi : 10.1002/anie.200902073 . PMID  19670280. S2CID  8942815.
  79. ^ Vogelsang J, Cordes T, Forthmann C, Steinhauer C, Tinnefeld P (май 2009). «Управление флуоресценцией обычных оксазиновых красителей для переключения одиночных молекул и сверхразрешающей микроскопии». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (20): 8107–12. Bibcode : 2009PNAS..106.8107V. doi : 10.1073/pnas.0811875106 . PMC 2688868. PMID  19433792 . 
  80. ^ Ли Х.Л., Лорд С.Дж., Иванага С., Жан К., Се Х., Уильямс Дж.К. и др. (ноябрь 2010 г.). «Визуализация целевых белков со сверхвысоким разрешением в фиксированных и живых клетках с использованием фотоактивируемых органических флуорофоров». Журнал Американского химического общества . 132 (43): 15099–101. дои : 10.1021/ja1044192. ПМЦ 2972741 . ПМИД  20936809. 
  81. ^ abc Bates M, Huang B, Dempsey GT, Zhuang X (сентябрь 2007 г.). «Многоцветная сверхразрешающая визуализация с фотопереключаемыми флуоресцентными зондами». Science . 317 (5845): 1749–53. Bibcode :2007Sci...317.1749B. doi :10.1126/science.1146598. PMC 2633025 . PMID  17702910. 
  82. ^ abcd Huang B, Jones SA, Brandenburg B, Zhuang X (декабрь 2008 г.). «Whole-cell 3D STORM выявляет взаимодействия между клеточными структурами с разрешением в нанометровом масштабе». Nature Methods . 5 (12): 1047–52. doi :10.1038/nmeth.1274. PMC 2596623 . PMID  19029906. 
  83. ^ ab Dani A, Huang B, Bergan J, Dulac C, Zhuang X (декабрь 2010 г.). «Сверхчеткое изображение химических синапсов в мозге». Neuron . 68 (5): 843–56. doi :10.1016/j.neuron.2010.11.021. PMC 3057101 . PMID  21144999. 
  84. ^ Testa I, Wurm CA, Medda R, Rothermel E, von Middendorf C, Fölling J, et al. (октябрь 2010 г.). «Многоцветная флуоресцентная наноскопия в фиксированных и живых клетках путем возбуждения обычных флуорофоров с одной длиной волны». Biophysical Journal . 99 (8): 2686–94. Bibcode :2010BpJ....99.2686T. doi :10.1016/j.bpj.2010.08.012. PMC 2956215 . PMID  20959110. 
  85. ^ abcd Jones SA, Shim SH, He J, Zhuang X (июнь 2011 г.). «Быстрая трехмерная сверхразрешающая визуализация живых клеток». Nature Methods . 8 (6): 499–508. doi :10.1038/nmeth.1605. PMC 3137767 . PMID  21552254. 
  86. ^ ab Wang W, Li GW, Chen C, Xie XS, Zhuang X (сентябрь 2011 г.). «Организация хромосом нуклеоид-ассоциированным белком в живых бактериях». Science . 333 (6048): 1445–9. Bibcode :2011Sci...333.1445W. doi :10.1126/science.1204697. PMC 3329943 . PMID  21903814. 
  87. ^ ab Huang B, Wang W, Bates M, Zhuang X (февраль 2008 г.). "Трехмерная сверхразрешающая визуализация с помощью стохастической оптической реконструктивной микроскопии". Science . 319 (5864): 810–3. Bibcode :2008Sci...319..810H. doi :10.1126/science.1153529. PMC 2633023 . PMID  18174397. 
  88. ^ Wu M, Huang B, Graham M, Raimondi A, Heuser JE, Zhuang X, De Camilli P (сентябрь 2010 г.). «Связь между клатрин-зависимым эндоцитарным почкованием и F-BAR-зависимой тубуляцией в бесклеточной системе». Nature Cell Biology . 12 (9): 902–8. doi :10.1038/ncb2094. PMC 3338250 . PMID  20729836. 
  89. ^ Шаронов А., Хохштрассер Р. М. (декабрь 2006 г.). «Широкоугольная субдифракционная визуализация путем накопленного связывания диффундирующих зондов». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (50): 18911–6. Bibcode : 2006PNAS..10318911S. doi : 10.1073/pnas.0609643104 . PMC 1748151. PMID  17142314 . 
  90. ^ ab Shah, Shalin; Dubey, Abhishek K.; Reif, John (10 апреля 2019 г.). «Программирование временных ДНК-штрихкодов для снятия отпечатков пальцев с одной молекулы». Nano Letters . 19 (4): 2668–2673. Bibcode : 2019NanoL..19.2668S. doi : 10.1021/acs.nanolett.9b00590. ISSN  1530-6984. PMID  30896178. S2CID  84841635.
  91. ^ Шах, Шалин; Дубей, Абишек К.; Рейф, Джон (17 мая 2019 г.). «Улучшенное оптическое мультиплексирование с временными ДНК-штрихкодами». ACS Synthetic Biology . 8 (5): 1100–1111. doi :10.1021/acssynbio.9b00010. PMID  30951289. S2CID  96448257.
  92. ^ Тиннефельд, Филипп и др. (2015). Оптическая наноскопия в дальнем поле. Springer. стр. 334. ISBN 978-3-662-45547-0. Получено 6 июля 2020 г. .
  93. ^ Lew MD, Lee SF, Ptacin JL, Lee MK, Twieg RJ, Shapiro L, Moerner WE (ноябрь 2011 г.). "Трехмерная сверхразрешающая колокализация внутриклеточных белковых суперструктур и клеточной поверхности у живых Caulobacter crescentus". Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (46): E1102-10. doi : 10.1073/pnas.1114444108 . PMC 3219151. PMID  22031697 . 
  94. ^ Pyle JR, Chen J (2 ноября 2017 г.). «Фотообесцвечивание YOYO-1 в сверхвысоком разрешении флуоресцентной визуализации одиночной ДНК». Beilstein Journal of Nanotechnology . 8 : 2296–2306. doi : 10.3762/bjnano.8.229. PMC 5687005. PMID 29181286  . 
  95. ^ Jungmann R, Steinhauer C, Scheible M, Kuzyk A, Tinnefeld P, Simmel FC (ноябрь 2010 г.). «Кинетика одиночных молекул и микроскопия сверхвысокого разрешения с помощью флуоресцентной визуализации транзиентного связывания на ДНК-оригами». Nano Letters . 10 (11): 4756–61. Bibcode :2010NanoL..10.4756J. doi :10.1021/nl103427w. PMID  20957983. S2CID  11788360.
  96. ^ Nieves DJ, Gaus K, Baker MA (декабрь 2018 г.). «Микроскопия сверхвысокого разрешения на основе ДНК: DNA-PAINT». Genes . 9 (12): 621. doi : 10.3390/genes9120621 . PMC 6315775 . PMID  30544986. 
  97. ^ Chen J, Bremauntz A, Kisley L, Shuang B, Landes CF (октябрь 2013 г.). «Сверхразрешающая mbPAINT для оптической локализации одноцепочечной ДНК». ACS Applied Materials & Interfaces . 5 (19): 9338–43. doi :10.1021/am403984k. PMC 3934010. PMID  24073628. 
  98. ^ Kisley L, Chen J, Mansur AP, Shuang B, Kourentzi K, Poongavanam MV и др. (февраль 2014 г.). «Унифицированные эксперименты по сверхразрешению и стохастическая теория обеспечивают механистическое понимание адсорбционного разделения белков с помощью ионного обмена». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 111 (6): 2075–80. Bibcode : 2014PNAS..111.2075K. doi : 10.1073/pnas.1318405111 . PMC 3926075. PMID  24459184 . 
  99. ^ Wang W, Shen H, Shuang B, Hoener BS, Tauzin LJ, Moringo NA и др. (ноябрь 2016 г.). «Микроскопия с супервременным разрешением (STReM)». The Journal of Physical Chemistry Letters . 7 (22): 4524–4529. doi :10.1021/acs.jpclett.6b02098. PMID  27797527. S2CID  25798776.
  100. ^ Кауфманн Р., Мюллер П., Хаусманн М., Кремер К. (июнь 2011 г.). «Визуализация внутриклеточных структур без меток с помощью локализационной микроскопии». Micron . 42 (4): 348–52. doi :10.1016/j.micron.2010.03.006. PMID  20538472.
  101. ^ Ayas S, Cinar G, Ozkan AD, Soran Z, Ekiz O, Kocaay D и др. (2013). «Визуализация биологических архитектур с разрешением в нанометрах без использования меток посредством поверхностного усиленного комбинационного рассеяния». Scientific Reports . 3 : 2624. Bibcode :2013NatSR...3E2624A. doi :10.1038/srep02624. PMC 3769681 . PMID  24022059. 
  102. ^ Хайлеманн и др., 2008, Angewandte Chemie и ван де Линде и др., 2011, Photochem. Фотобиол. Наука
  103. ^ Baddeley D, Jayasinghe ID, Cremer C, Cannell MB, Soeller C (январь 2009). "Светоиндуцированные темные состояния органических флуохромов позволяют получать изображения с разрешением 30 нм в стандартных средах". Biophysical Journal . 96 (2): L22-4. Bibcode :2009BpJ....96L..22B. doi :10.1016/j.bpj.2008.11.002. PMC 2716455 . PMID  19167284. 
  104. ^ Fölling J, Bossi M, Bock H, Medda R, Wurm CA, Hein B и др. (ноябрь 2008 г.). «Флуоресцентная наноскопия с помощью истощения основного состояния и возврата одиночной молекулы». Nature Methods . 5 (11): 943–5. doi :10.1038/NMETH.1257. hdl : 11858/00-001M-0000-0012-DA73-1 . PMID  18794861. S2CID  205418732.
  105. ^ Heilemann M, van de Linde S, Schüttpelz M, Kasper R, Seefeldt B, Mukherjee A и др. (2008). «Флуоресцентная визуализация с субдифракционным разрешением с использованием обычных флуоресцентных зондов». Angewandte Chemie . 47 (33): 6172–6. doi :10.1002/anie.200802376. PMID  18646237. S2CID  2743064.
  106. ^ Sage D, Kirshner H, Pengo T, Stuurman N, Min J, Manley S, Unser M (август 2015 г.). «Количественная оценка пакетов программного обеспечения для микроскопии локализации одиночных молекул». Nature Methods . 12 (8): 717–24. doi :10.1038/nmeth.3442. PMID  26076424. S2CID  11781779.
  107. ^ «Микроскопия одномолекулярной локализации - Сравнительный анализ программного обеспечения» . Группа биомедицинской визуализации Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) . 2018 . Проверено 7 июля 2020 г.
  108. ^ Baddeley D, Cannell MB, Soeller C (февраль 2010 г.). «Визуализация данных локализационной микроскопии». Микроскопия и микроанализ . 16 (1): 64–72. Bibcode :2010MiMic..16...64B. doi :10.1017/S143192760999122X. PMID  20082730. S2CID  10394084.
  109. ^ Пракаш К (17 мая 2017 г.). «Микроскопия высокой плотности и сверхвысокого разрешения с некогерентным источником света и обычной эпифлуоресцентной микроскопической установкой». bioRxiv 10.1101/121061 . 
  110. ^ Рейнхардт, Сюзанна CM; Масулло, Лучано А.; Бодрексель, Изабель; Стин, Филипп Р.; Ковалевски, Рафаль; Эклунд, Александра С.; Штраус, Себастьян; Унтерауэр, Эдуард М.; Шлихтаерле, Томас; Штраус, Максимилиан Т.; Кляйн, Кристиан; Юнгманн, Ральф (май 2023 г.). «Флуоресцентная микроскопия с разрешением Ангстрема». Природа . 617 (7962): 711–716. Бибкод : 2023Natur.617..711R. дои : 10.1038/s41586-023-05925-9. ISSN  1476-4687. ПМЦ 10208979 . PMID  37225882. 
  111. ^ Baddeley D, Batram C, Weiland Y, Cremer C, Birk UJ.: Анализ наноструктур с использованием микроскопии пространственно-модулированного освещения . В: Nature Protocols 2007; 2: 2640–2646
  112. ^ Кауфманн Р., Мюллер П., Хильденбранд Г., Хаусманн М., Кремер К. (2010). «Анализ кластеров мембранных белков Her2/neu в различных типах клеток рака молочной железы с использованием локализационной микроскопии». Журнал микроскопии . 242 (1): 46–54. doi :10.1111/j.1365-2818.2010.03436.x. PMID  21118230. S2CID  2119158.
  113. ^ Liss V, Barlag B, Nietschke M, Hensel M (декабрь 2015 г.). «Самомаркирующиеся ферменты как универсальные метки для флуоресцентной микроскопии, микроскопии сверхвысокого разрешения и электронной микроскопии». Scientific Reports . 5 : 17740. Bibcode :2015NatSR...517740L. doi :10.1038/srep17740. PMC 4672345 . PMID  26643905. 
  114. ^ Ledig C, Theis L, Huszar F, Caballero J, Cunningham A, Acosta A, Aitken A, Tejani A, Totz J (июль 2017 г.). «Фотореалистичное сверхразрешение одиночного изображения с использованием генеративно-состязательной сети». Конференция IEEE 2017 г. по компьютерному зрению и распознаванию образов (CVPR) . Гонолулу, Гавайи: IEEE. стр. 105–114. arXiv : 1609.04802 . doi :10.1109/CVPR.2017.19. ISBN 978-1-5386-0457-1. S2CID  211227.
  115. ↑ Ривенсон Ю, Гёрёк З, Гюнайдин Х, Чжан Ю, Ван Х, Озджан А (20 ноября 2017 г.). «Микроскопия глубокого обучения». Оптика . 4 (11): 1437. arXiv : 1705.04709 . Бибкод : 2017Оптика...4.1437R. дои : 10.1364/OPTICA.4.001437. ISSN  2334-2536. S2CID  3045634.
  116. ^ Grant-Jacob JA, Mackay BS, Baker JA, Xie Y, Heath DJ, Loxham M, Eason RW, Mills B (18 июня 2019 г.). «Нейронная линза для биологической визуализации сверхвысокого разрешения». Journal of Physics Communications . 3 (6): 065004. Bibcode : 2019JPhCo...3f5004G. doi : 10.1088/2399-6528/ab267d . ISSN  2399-6528.
  117. ^ Wang H, Rivenson Y, Jin Y, Wei Z, Gao R, Günaydın H и др. (январь 2019 г.). «Глубокое обучение обеспечивает сверхвысокое разрешение кросс-модальных изображений во флуоресцентной микроскопии». Nature Methods . 16 (1): 103–110. doi :10.1038/s41592-018-0239-0. PMC 7276094 . PMID  30559434. 

Дальнейшее чтение