Кіріспе

RESOLFT, REversible Saturable OpticaL Fluorescence Transitions деген сөздің қысқартылған атауы, өте жоғары ажыратылуы бар оптикалық флуоресценттік микроскопия әдістерінің тобын білдіреді. Стандартты алыстағы көрінетін жарық оптикасын қолдану арқылы молекулалық масштабтарға дейін дифракциялық шектен әлдеқайда төмен ажыратылымдылық алуға болады. Кәдімгі микроскопиялық әдістермен, қолданылған толқын ұзындығының жартысынан аз қашықтықта орналасқан ерекшеліктерді ажырату мүмкін емес (яғни көрінетін жарық үшін 200 нм). Бұл дифракциялық шек жарықтың толқындық сипатына негізделген. Кәдімгі микроскоптарда шекті пайдалану толқын ұзындығы мен оптикалық жүйенің сандық диафрагмасы арқылы анықталады. RESOLFT тұжырымдамасы бұл шекті уақытша молекулаларды жарық кезінде (флуоресценция) сигналын жібермейтін күйге ауыстыра отырып жеңеді. Бұл тұжырымдама, мысалы, электронды микроскопиядан ерекшеленеді, онда қолданылатын толқын ұзындығы әлдеқайда кіші.

Жұмыс принципі

RESOLFT микроскопиясы - бұл өте жоғары ажыратылуы бар оптикалық микроскопия, ол әдеттегі немесе конфокалды микроскопиямен суретке түсірілмейтін үлгілердегі бөлшектерді бейнелей алады. RESOLFT-те STED және GSD микроскопиясының принциптері жалпыланды. Бір-біріне тым жақын орналасқан құрылымдар бірінен соң бірі оқылады. Бұл шеңберде кем дегенде екі ерекшеленетін күйі бар молекулаларда жұмыс істейтін барлық әдістерді түсіндіруге болады, онда екі күйдің арасындағы кері ауысу мүмкін және кем дегенде осындай ауысудың бірі оптикалық түрде индуцирленуі мүмкін. Көп жағдайда флуоресценттік маркерлер қолданылады, онда бір күй (А) жарық, яғни флуоресценттік сигнал береді, ал екінші күй (В) қараңғы, және сигнал бермейді. Олардың арасындағы бір ауысуды жарық (мысалы, А→В, жарық түске) түрткілеуі мүмкін. Үлгі біркелкі емес жарықтандырылады, бір орнында жарықтандырудың интенсивтілігі өте аз (идеалдық жағдайда нөл). Тек осы жерде молекулалар ешқашан қараңғы күйде B (егер A - бұрын болған күй) және толық жарық күйде A күйінде қалады. Молекулалардың көбінесе жарық күйде болатын аймақты (әдеттегі дифракциялық шектен кішірек) көшу жарығының интенсивтілігін арттыру арқылы өте кішірейтуге болады (төменде қараңыз). Осылайша, кез келген сигнал жарықтандырудың ең төменгі деңгейінің айналасындағы шағын аймақтағы молекулалардан ғана шығатыны белгілі. Үлгіні сканерлеу арқылы, яғни жарықтандыру профилін бетке ауыстыра отырып, жоғары ажыратылатын суретті құруға болады. А-дан В-ға қайта өту өздігінен немесе басқа толқын ұзындығы бар жарықпен жүргізілуі мүмкін. Молекулалар сынаманы сканерлеу кезінде әр түрлі уақытта А немесе В күйінде болу үшін бірнеше рет ауыстырылуы керек. Бұл әдіс жарық пен қараңғы күйді теріске шығарса, теріс суретке ие болады.

Нұсқалар

Молекулалық күйлерді ауыстырған кезде әр түрлі процестер қолданылады. Алайда, олардың барлығының кем дегенде екі ерекшеленетін күйі бар. Әдетте флуоресценция қасиеттері мемлекеттердің айырмашылығын көрсетеді, бірақ бұл маңызды емес, өйткені сіңіру немесе шашырау қасиеттері де пайдаланылуы мүмкін.

РЕСОЛФТ ауыстырылатын ақуыздармен

Кейбір флуоресцентті ақуыздарды жарық толқынының тиісті ұзындығы арқылы қосу-күйдіруге болады. Олар RESOLFT типті микроскоптарда пайдаланылуы мүмкін. Жарықпен жарықтандыру кезінде бұл ақуыздар пішінін өзгертеді. Бұл процесте олар флуоресценция шығару қабілетін жоғалтады немесе алады. Флуоресценттік күй A күйіне сәйкес келеді, флуоресценттік емес күй B күйіне сәйкес келеді және RESOLFT тұжырымдамасы қайтадан қолданылады. Қайталанатын ауысу (мысалы, В-ден А-ға қайта оралу) өздігінен немесе жарықпен басқарылады. Белгілердің конформациялық өзгерістерін индукциялау стимулданған эмиссияға немесе негізгі күйдің кемуіне қарағанда (бірнеше Вт/см2) қарағанда әлдеқайда төменгі ауысу жарық интенсивтіліктеріне қол жеткізуге болады. 4Pi микроскопиясымен бірге 40 нм төмен изотроптық ажыратылуы бар тірі жасушалардың суреттері аз жарық деңгейінде алынды.

РЕСОЛФТ ауыстырылатын органикалық бояулармен

Белгілер сияқты кейбір органикалық бояулар да жарықпен сәулелену кезінде өз құрылымын өзгерте алады. Мұндай органикалық бояулардың флуоресценция қабілетін көрінетін жарық арқылы қосуға және өшіруге болады. Бұл жағдайда да жарық интенсивтілігі өте төмен болуы мүмкін (шамамен 100 Вт/см2).