KIP-Veröffentlichungen

Weiterentwicklung eines Aufbaus zur multispektralen hochauflösenden Fluoreszenzmikroskopie mit strukturierter Beleuchtung Die Fluoreszenzmikroskopie liefert einen wichtigen Beitrag zur biomedizinischen Forschung. Bis vor wenigen Jahren war die Verwendbarkeit allerdings durch die intrinsische beugungsbedingte Auflösungsgrenze beschränkt. Innovative Techniken ermöglichen neuerdings das Umgehen dieser Grenze und erlauben dadurch neue biomedizinische Anwendungen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein bestehendes Mikroskop weiterentwickelt, um die Verwendung der Methoden der inneren-Totalreflexions-Fluoreszenzmikroskopie mit stehenden Wellen (SW-TIRFM) und der Strukturiert-Beleuchteten-Mikroskopie (SIM) unter Nutzung mehrerer Anregungswellenlängen zur hochauflösenden Untersuchung von biologischen  Präparaten zu gestatten. Das Spektrum der zur Verfügung stehenden Methoden wurde um die Dreistrahlinterferenz erweitert und eine unkomplizierte Bedienung des Mikroskops wurde erreicht, sodass hochaufgelöste Aufnahmen auch von nicht mit dem Aufbau vertrauten Personen nach einer kurzen Einweisung reproduzierbar durchgeführt werden können. Dabei wird je nach Probe durch SIM eine laterale Auflösung von bis zu 105 nm bei einer Anregungswellenlänge von 488 nm erzielt, was einer Verdopplung der Auflösung entspricht, während die Nutzung der Totalreflexion zusätzlich den betrachteten Bereich auf eine Tiefe von ebenfalls etwa 100 nm beschränken kann. Bei der Anwendung des Mikroskops zur Darstellung von Autofluoreszenz im retinalen Pigmentepithel konnten Aufnahmen von zuvor ungekannter Auflösung mit mehreren Anregungswellenlängen erstellt werden, was neue medizinische Untersuchungen ermöglicht.

Further development of a setup for multicolor high resolution fluorescence microscopy using structured illumination Fluorescence light microscopy is an important tool in biomedical research, but its utility has until recently been constrained by its intrinsic limit of resolution. Innovative techniques latterly aord to evade this limit allowing new biomedical applications.
This diploma thesis describes the enhancement of a setup to make microscopy easily utilizable in biological probes with high spatial resolution and multiple excitation wavelengths. Thus the microscope features the methods of standing wave total internal reflection fluorescence microscopy (SW-TIRFM) and structured illumination microscopy (SIM) with two- or three-beam-interference mode of operation with ease of use. Even untrained users are able to repeatably record high resolution images after a short instruction. Thereby depending on the specimen a lateral resolution of down to 105 nm using an excitation wavelength of 488 nm is obtained by the SIM-method. This represents a resolution improvement of a factor of two
compared to conventional fluorescence microscopy. The total internal reflection mode additionally allows to limit the observed region axially to roughly 100 nm. With this setup the examination of auto fluorescence in the retinal pigment epithelium was achieved with the highest resolution documented for light microscopy allowing to gain new medical insights.