Група фізиків і біологів з США і Китаю, в співавторстві з Нобелівським лауреатом Еріком Бетцигом, розробила новий вид оптичної мікроскопії, що перевищує межу дифракції. Нова техніка дозволяє без шкоди для клітини отримувати відеоролики руху білків у ній, встигаючи отримувати кілька кадрів за одну секунду. Зображення, отримане новим методом, було використано при оформленні обкладинки, стаття, присвячена мікроскопії, опублікована в сьогоднішньому випуску журналу.
Автори модифікували метод мікроскопії, що використовує структуроване освітлення - SIM. В оригінальному методі для освітлення зразка використовується інтерференційна картина, створювана за допомогою лазерного променя і дифракційної решітки. Всередині зразка при цьому знаходяться різні флуорофори, які здатні світитися під дією випромінювання. В результаті накладання та обробки знімків, зроблених при різних кутах повороту решітки і зміщеннях, дослідники отримують зображення з роздільною здатністю до 100 нанометрів - вдвічі краще дифракційної межі. Ключовим тут є аналіз муара в «смугастих» фотографіях.
У новій роботі дослідники поліпшили метод завдяки двом незалежним нововведенням. По-перше, завдяки використанню об'єктива з ультрабільшою числовою апертурою - це дозволило домогтися дозволу в 84 нанометри і швидкості зйомки два кадри в секунду. По-друге - використовуючи нелінійну залежність інтенсивності світіння люмінофору від інтенсивності випромінювання, що падає на нього. За допомогою фотопереключуваного зеленого білка FP Skylan-NS автори домоглися дозволу деталей розміром 45 нанометрів. Для порівняння, діаметр мікротрубочок, що є частиною цитоскелета клітини, становить 25 нанометрів.
Використовуючи новий метод, автори роботи змогли поспостерігати поведінку різних білків поблизу плазматичної мембрани, а також динаміку a-актиніну, актину та апарату Гольджі в обсязі.
Ключовою перевагою розробленого методу є невисока інтенсивність лазерного випромінювання, необхідна для освітлення зразка. За словами Еріка Бетцига, у багатьох методах клітини отримують занадто великі кількості світла. «Це пошкоджує клітини, вбиває їх, а в гіршому випадку і зовсім випаровує» - говорить Бетциг. Новий підхід, порівняно з RESOLFT вимагає майже в мільйон разів меншої інтенсивності випромінювання.
Мікроскопією надвисокої роздільної здатності називається декілька методів, здатних розрізнити об'єкти розміром менше половини довжини хвилі видимого спектру. Такий поділ виникає з поняття дифракційної межі - мінімального розміру світлової плями, яку можна отримати фокусуванням електромагнітного випромінювання.