مجهرية التنضيب المحفز للانبعاث

مجهرية التنضيب المحفـَّز للانبعاث Stimulated emission depletion (STED) microscopy هي عملية تعطي دقة فائقة بالإخماد الاختياري للمستشِعات fluorophore، لتحسين تصوير تلك المنطقة. وقد طوّرها شتفان هل في 1994، وقد ظهرت تجريبياً لأول مرة في 1999. وهي واحدة من عدة أنواع من تقنيات مجهرية فائقة الدقة تطورت مؤخراً. المجهرية فائقة الدقة هي فئة من التقنيات التي تتجاوز حد الحيود للمجهرية لتحقيق دقة أفضل. كلٌ من مجهرية التموقع المنشط ضوئياً (PALM) ومجهرية اعادة البناء الضوئي احصائياً (STORM) هما تقنيات مجهرية فائقة الدقة، بالرغم من استخدامهما لعمليات مختلفة عن التنضيب المحفز للانبعاث STED لتحقيق تلك الدقة.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 خلفية

مخطط يابلونسكي يوضح الانزياح الأحمر للفوتون المحفـَّز. هذا الانزياح الأحمر يتيح للفوتون المحفـَّز أن يتم تجاهله.

مخطط تصميم جهاز يستخدم تقنية التنضيب المحفز للانبعاث. التصميم مزدوج الليزر يتيح استثارة والانبعاث المحفز أن يُستخدما معاً في التنضيب المحفز للانبعاث.

في المجاهر التقليدية، فإن الدقة التي يمكن الحصول عليها تكون محدودة بحيود الضوء. وقد طوّر إرنست آبه معادلة لوصف هذا الحد. المعادلة هي:

$\mathrm {D} ={\frac {\lambda }{\mathrm {NA} }}$

حيث D هي حد الحيود، λ هي طول موجة الضوء، و NA هي فتحة العدسة، أو معامل الحيود للوسط مضروباً بجيب زاوية السقوط. حد الحيود هو المعيار الذي يقاس عليه كل طرق الدقة الفائقة.

 العملية

مقارنة المجهرية متحدة البؤر ومجهرية التنضيب المحفظ للانبعاث. وتظهر هذه المقارنة الدقة المحسنة لمجهرية التنضيب المحفز للانبعاث عن التقنيات التقليدية.

موقع الاستثارة (2D، يسار), doughnut-shape de-excitation spot (وسط) and remaining area allowing fluorescence (يمين).

وثمة نسخة معدّلة من معادلة آبه تصِف ذلك sub diffraction resolution كالتالي:

$\mathrm {D} ={\frac {\lambda }{2n\sin {\alpha }{\sqrt {1+{\frac {I}{I_{\text{sat}}}}}}}}$

لتحسين فاعلية التنضيب المحفظ للانبعاث، التداخل destructive في مركز البقعة البؤرية يجب أن يكون أقرب إلى الكمال. يفرض هذا بعض القيود على البصريات التي يمكن استخدامها.

 الاستخدامات

على مدى السنوات العديدة الماضية، تطور التنضيب المحفز للاتبعاث من تقنية معقدة وعالية التخصص إلى طريقة استضاءة عامة، وقد تم تطوير العديد من الطرق لتوسيع استخداماته ولزيادة المعلومات المارة خلاله.

 وصلات خارجية

• Overview at the Department of NanoBiophotonics at the Max Planck Institute for Biophysical Chemistry.
• Brief summary of the RESOLFT equations developed by Stefan Hell.