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LineRESOLFT microscopy

Schubert, Sebastian

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Abstract

Recent advances in RESOLFT (reversible saturable optical fluorescence transitions) microscopy have enabled the non-invasive three-dimensional visualization of numerous structures in living cells at high spatial resolution. This technique, which utilizes low light intensities, has manifold potential applications in the life sciences. The work presented here envisions further broadening the applications of RESOLFT microscopy by implementing a scheme for fast image acquisition of large fields of view, applicable to thick specimen. With a pattern consisting of line-shaped intensity minima, this novel technique, called lineRESOLFT, permits fast imaging of living cells at ~40nm lateral resolution while offering strong optical sectioning. The full potential of this method is further illustrated by the achievement of continuous three-dimensional imaging of neurons in living brain slices with high spatio-temporal resolution, enabling the observation of rapid spine motility for large fields of view on the second time scale.

Translation of abstract (German)

Jüngste Fortschritte in der RESOLFT (reversible saturable optical fluorescence transitions) Mikroskopie haben die nichtinvasive, dreidimensionale Visualisierung einer Vielzahl von Strukturen in lebenden Zellen mit hoher räumlicher Auflösung ermöglicht. Die Technik, welche niedrige Lichtintensitäten nutzt, besitzt ein vielfältiges Anwendungspotential in den Lebenswissenschaften. Die hier vorgestellte Arbeit eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten der RESOLFT Mikroskopie, durch die Implementierung eines Systems zur schnellen Aufnahme von großen Bildbereichen, anwendbar für dicke Proben. Mit Hilfe eines Musters bestehend aus linienförmigen Intensitätsminima, erlaubt diese neue Technik, genannt lineRESOLFT, eine schnelle Bildgebung von lebenden Zellen mit ~40nm lateraler Auflösung und einer deutlichen optischen Tiefenseperation. Das hohe Potential der Methode wird weiterhin durch eine kontinuierliche, dreidimensionale Bildgebung von Neuronen in lebenden Hirnschnitten mit hoher räumlich-zeitlicher Auflösung, welche die Beobachtung von schnellen Spinebewegungen für große Bildbereiche zulässt, verdeutlicht.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Hell, Prof. Dr. Stefan W.
Date of thesis defense: 11 December 2013
Date Deposited: 19 Dec 2013 12:39
Date: 2013
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Dekanat der Fakultät für Physik und Astronomie
Subjects: 500 Natural sciences and mathematics
530 Physics
570 Life sciences
Controlled Keywords: Fluoreszenzmikroskopie, Auflösungsvermögen
Uncontrolled Keywords: Super-resolution microscopy, RESOLFT nanoscopy, Parallelization
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