31.08.09 Modifikation des Detektors eines Elektronenmikroskops erlaubt bessere Auflösung
3D Feinstrukturen von dreimal so dicken Schnitten
Simple Modifikation des Elektronenmikroskops erlaubt Nutzung von bis zu 1000 Nanometer dicken Vorlagen
Abb. 1: Membran-Strukturen in einer roten Blutzelle, die vom Malaria-Erreger
Plasmodium falciparum infiziert ist. Die Oberflächen wurden zur besseren
Sichtbarkeit am Computer eingefärbt. Die dreidimensionale Aufnahme wurde aus
Schnittbildern aus dem Transmissionselektronenmikroskop zusammengesetzt.
Quelle: A. A. Azari, NIH, Bethesda, USA
Durchstrahlende Elektronen erlauben detaillierte dreidimensionale Aufnahmen von zellulären Strukturen und ermöglichen das Studieren von Funktion und Organisation der Zelle. Proben hierfür können z.B. durch Schnitte aus gefrorenen Zellen gewonnen werden, wobei jede einzelne Schicht, die typischerweise 300 Nanometer oder weniger dick ist, einzeln gemessen werden muss. Doch das spätere Zusammensetzen dieser Schnitte zur ganzen Struktur ist zeitaufwändig und dickere Schnitte führen zu relativ unscharfen Ergebnissen, je weiter der Strahl im Gewebe vordringt. Gerade Bilder von der Unterseite der Vorlage sind oftmals sehr schlecht aufgelöst.
Richard Leapman und Mitarbeiter haben herausgefunden, dass eine relativ simple Modifikation des Detektors erlaubt, Schnitte mit einer dreifachen Dicke mit besserer Auflösung zu mikroskopieren. In ihrer Arbeit demonstrieren Sie die verbesserte Auflösung mit einzelnen Blutzellen, die mit dem Malaria Erreger Plasmodium Falciparum infiziert sind. Die hochauflösende, dreidimensionale Rekonstruktion der ganzen Zelle konnte aus relativ wenig Schnitten zusammengesetzt werden und zeigt sowohl Membrane der Blutzelle und des Krankheitserregers, aber auch Organellen im Detail.
Abb. 2: 3-D-Elektronenmikroskopie nutzt Elektronenstrahlen, deren Intensität in
der Probe abgeschwächt wird. Die Probe lässt sich drehen und Intensitäten aus
unterschiedlichen Winkeln und an unterschiedlichen Orten, lassen sich dann zu
einem dreidimensionalen Bild zusammenrechnen. Hauptproblem ist die Beugung, die
hier im oberen Ausschnitt dargestellt wird. Gebeugte Elektronen, welche die
Probe an anderen Stellen durchlaufen, können aber durch eine Blendenkonstruktion
abgefangen werden, wodurch schärfere Bilder erhalten werden.
Quelle: R. D. Leapman, NIH, Bethesda, USA
Die meisten Mikroskope sollten nach Vorgaben der Forscher umrüstbar sein. Mit simpler Modifikation des Detektors sollten zukünftig 3D-Rekonstruktionen ganzer Säugetierzellen kein Problem mehr sein.
Quelle:
Nanoscale 3D cellular imaging by axial scanning transmission electron tomography
M. F. Hohmann-Marriott, et. al., Nat. Meth. 2009, DOI:
10.1038/nmeth.1367
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Modifikation des Detektors eines
Elektronenmikroskops erlaubt bessere Auflösung
(URL: https://www.organische-chemie.ch/chemie/2009/aug/elektronenmikroskop.shtm)
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