(PhysOrg.com) -- De beeldvorming van levende cellen op moleculair niveau was twintig jaar geleden nauwelijks een droom. Vandaag, echter, deze droom wordt bijna werkelijkheid.

In het Max Planck Instituut voor NanoBiophotonics in Göttingen, Stefan Hell (ontvanger van de Otto Hahn-prijs in 2009) heeft fluorescentiemicroscopiemethoden ontwikkeld voor het observeren van objecten op nanoschaal en met zijn collega's Vladimir Belov en Christian Eggeling is een nieuwe reeks fotostabiele kleurstoffen gerealiseerd die kunnen worden gebruikt als fluorescerende markers, zoals gerapporteerd in een coverstory in Chemie -- Een Europees tijdschrift .

In de afgelopen twee decennia hebben Stefan Hell en zijn groep een revolutie teweeggebracht in de kunst van microscopie, voorbij grenzen waarvan men dacht dat ze onbreekbaar waren. Door de golfeigenschappen (diffractie) van licht, de resolutie van een optische microscoop is beperkt tot objectdetails van ongeveer 0,2 micrometer. De wetten van de fysica leken beeldvormingsdetails buiten deze limiet te verbieden. Stefan Hell zag verder dan deze beperking en zo'n vijftien jaar geleden werd zijn visie concreet; hij ontwikkelde een methode om objecten op nanometerschaal te observeren door de fluorescentie van nabijgelegen moleculen achtereenvolgens uit te schakelen door gestimuleerde emissie, een techniek die bekend staat als STED-nanoscopie.

De gevoeligheid van deze techniek hangt af van de helderheid van de aangebrachte fluorescentiemarkers en ook hun fotostabiliteit is van groot belang. De NanoBiophotonics-groep is erin geslaagd een reeks zeer fotostabiele en zeer fluorescerende kleurstoffen te synthetiseren. Deze verbindingen zenden groen en oranje licht uit en zijn gebaseerd op fluorderivaten van de bekende Rhodamine-kleurstof. Het gebruik van deze kleurstoffen in STED-nanoscopie leidt tot beelden van hoge kwaliteit met betrekking tot helderheid en signaal-achtergrondverhouding; verder is de resolutie ten opzichte van die van meer traditionele optische microscopen aanzienlijk verbeterd, wat meer gedetailleerde structurele informatie oplevert.

Deze op rhodamine gebaseerde fluorderivaten zijn nog specialer door hun veelzijdigheid. De verbindingen zijn verkrijgbaar in hydrofiele en lipofiele vormen, en met de opname van amino-reactieve groepen, ze kunnen gemakkelijk worden gehecht aan antilichamen of andere biomoleculen in de loop van standaard labeling- en immunokleuringsprocedures. De groep toont aan dat deze nieuwe kleurstoffen celmembranen kunnen passeren en het binnenste van levende cellen kunnen bereiken, die zouden kunnen leiden tot nieuwe etiketteringsstrategieën voor biologische systemen. Alle ogen zijn nu op Göttingen gericht om te zien hoe ver optische nanoscopie kan gaan.