LMU-onderzoekers vereenvoudigen de MINFLUX-microscoop en zijn erin geslaagd moleculen te onderscheiden die extreem dicht bij elkaar staan ​​en hun dynamiek te volgen.

Nog maar een paar jaar geleden, een ogenschijnlijk fundamentele resolutielimiet in optische microscopie werd vervangen - een doorbraak die in 2014 leidde tot de Nobelprijs voor de chemie voor superresolutiemicroscopie. Vanaf dat moment, er is weer een grote sprong voorwaarts gemaakt op dit gebied, wat de resolutielimiet verder heeft verlaagd tot het moleculaire niveau (1 nm).

Wetenschappers van LMU München en de Universiteit van Buenos Aires zijn er nu in geslaagd onderscheid te maken tussen moleculen die extreem dicht bij elkaar staan ​​en zelfs hun dynamiek onafhankelijk van elkaar te volgen.

Dit werd bereikt door de nieuwe p-MINFLUX-methode door de recent ontwikkelde MINFLUX-microscoop die nodig is voor een resolutie van 1 nm te verfijnen en te vereenvoudigen. Extra functies maken het ook mogelijk om de waargenomen soorten moleculen te onderscheiden. De p-MINFLUX-methode bevraagt ​​de locatie van elk fluorescerend gelabeld molecuul door een laserfocus dicht bij het molecuul te plaatsen. De fluorescentie-intensiteit dient als maat voor de afstand tussen het molecuul en het centrum van de laserfocus. De exacte positie van het molecuul kan dan worden verkregen via triangulatie door het centrum van de laserfocus systematisch te veranderen ten opzichte van het molecuul.

De groepen onder leiding van professor Philip Tinnefeld (LMU) en professor Fernando Stefani (Buenos Aires) intercaleerden de laserpulsen in de tijd zodat ze met de grootst mogelijke snelheid tussen de brandpuntsposities konden schakelen. In aanvulling, door gebruik te maken van snelle elektronica, een temporele resolutie in het bereik van picoseconden werd bereikt, wat overeenkomt met elektronische overgangen binnen de moleculen. Met andere woorden, de grenzen van de microscoop worden uitsluitend bepaald door de fluorescentie-eigenschappen van de gebruikte kleurstoffen.

In de huidige publicatie de wetenschappers slaagden erin aan te tonen dat de nieuwe p-MINFLUX-methode de lokale verdeling van de fluorescentielevensduur mogelijk maakt - de belangrijkste meetvariabele om de omgeving van kleurstoffen te karakteriseren - met een resolutie van 1 nm. Philip Tinnefeld legt uit:"Met p-MINFLUX zal het mogelijk zijn om structuren en dynamica op moleculair niveau bloot te leggen die fundamenteel zijn voor ons begrip van energieoverdrachtsprocessen tot aan biomoleculaire reacties."

Dit project werd gefinancierd door de Duitse Onderzoeksstichting (Cluster of Excellence e-conversion, SFB1032), de Raad voor Wetenschappelijk en Technologisch Onderzoek (CONICET) en het Nationaal Agentschap voor de bevordering van onderzoek, Technologische Ontwikkeling en Innovatie (ANPCYT) in Argentinië. Prof. Stefani is de Georg Forster Prize-winnaar van de Alexander von Humboldt Foundation en, in deze rol, een vaste gastwetenschapper in fysische chemie aan de LMU München.