Structured illumination microscopy
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- Hedwig Blau
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Transkript
1 Structured illumination microscopy scanning periodic excitation over sample periodic image uniform image y min λ λ = = 4nsinΘ 4N.A. two-fold enhancement in resolution
2 Confocal microscope max. lateral resolution with deconvolution λ λ = 2nsinΘ 2N.A.
3 Improving axial resolution: 4π-Microscopy n λ λ 1 cos 2n ( Θ)
4 Optical saturation microscopy Photobleaching S 1 Excitation T 1 Fluorescence Emission S 0
5 Optical saturation microscopy
6 STimulated Emission Depletion Microscopy
7 STimulated Emission Depletion Microscopy excitation laser PSF STED laser
8 STimulated Emission Depletion Microscopy
9 STimulated Emission Depletion Microscopy
10 2-focus Fluorescence Correlation Spectroscopy (2fFCS)
11 Confocal fluorescence microscopy
12 Fluorescence intensity fluctuations
13 Structure of an autocorrelation curve
14 Example: Measured FCS curves of yellow fluorescent protein
15 Amplitude of an autocorrelation curve
16 Normalized amplitude of an autocorrelation curve
17 Ideal molecule detection function Molecule detection function (1/e 2 isosurface) NA = 1.2 wd = 3 mm tubelens = 180 mm n 0 = 1.33 λ ex = 635 nm ω = 4.9 mm focus pos. = 10 μm λ em = 670 nm magn. = 60 pinhole radius = 50 μm
18 Cover-slide thickness deviation
19 Refractive index mismatch
20 Optical saturation
21 2-focus confocal system
22 2-focus confocal system
23 2-focus confocal system
24 Time-tagged time-resolved mode of photon counting Fluorescence decay curve Frequency Laser pulse Data: t 1 t t t t t t t τ τ τ τ τ τ τ τ Decay time (ns)
25 Pulsed Interleaved Excitation (PIE) A B
26 2-focus FCS (2fFCS): two mutually shifted detection volumes
27 2fFCS of diffusion in lipid bilayers: Model systems Black lipid membranes Supported bilayer Giant unilamellar vesicle
28 2fFCS of lipid diffusion in Giant Unilamellar Vesicles
29 2fFCS of lipid diffusion in Giant Unilamellar Vesicles
30 2fFCS of lipid diffusion in Giant Unilamellar Vesicles Giant Vesicles made of DOPC labeled 1 : 400,000 with Atto655-DOPE room temperature inside vesicle water glucose glucose sucrose sucrose outside vesicle diffusion coefficient of lipid water (8.0 ± 0.4) 10-8 cm² / s glucose (7.5 ± 0.4) 10-8 cm² / s 100mM KCl, 30mM Hepes ph 7.2, 1mM CaCl (9.0 ± 0.4) 10-8 cm² / s sucrose (6.8 ± 0.4) 10-8 cm² / s 100mM KCl, 30mM Hepes ph 7.2, 1mM CaCl (7.3 ± 0.4) 10-8 cm² / s
31 2fFCS in solution
32 2fFCS of Atto655 in GdHCl: refractive index dependence ( ) D = ± C cm s
33 2fFCS: optical saturation dependence of Cy5
34 Ca 2+ -binding of Calmodulin: Hydrodynamic radius
35 Ca 2+ -binding of Recoverin
36 Protein folding/unfolding: Tryptophan cage
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