Grenzen van lichtmicroscopie steeds verder opgerokken

Onderzoek & Wetenschap 27/09/2018 15:32:14

Via een slimme aanpassing aan de superresolutie-techniek hebben onderzoekers van de Nederlandse TU Delft de grenzen van wat mogelijk met lichtmicroscopie is nu nog verder opgerekt.

Lees hieronder verder   
Verwant

Interreg Vlaanderen-Nederland keurt vier nieuwe projecten goed

TU Delft maakt kleinste autonome race-drone ter wereld

Machine learning voorspelt eigenschappen nanoporeuze materialen

Karel Proesmans wint prestigieuze ‘Early career prize’

Rekenmethode om nano-mikadodoosjes te ontwerpen voor fotonica

Analyse genoomsequentie kan sneller en goedkoper

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

Building a Future-Proof Belgium

Katoennatie Zaal E4 - Kallo

dinsdag 18 juni 2019

Siemens TIA Portal V15.1

Webinar Siemens

dinsdag 18 juni 2019

Rittal vakseminarie stroomverdeling

Lokeren

donderdag 20 juni 2019

Business Software Event 2019

Mikrocentrum, Veldhoven (NL)

donderdag 20 juni 2019

Aan de slag met de EPLAN-cloudoplossingen

Webinar

vrijdag 21 juni 2019

SENSOR+TEST 2019

Nuremberg (D)

van 25/06/2019 tot 27/06/2019

Keuze van de redactie

(13/6) Machinebouw- en mechatronicalabs voor maakbedrijven klaar voor gebruik

(13/6) 6 bedrijven genomineerd voor Leeuw van de Export 2019

(11/6) DHL Express investeert in distributiecentrum in Roeselare

(11/6) Acht EU-landen krijgen nieuwe supercomputers

(6/6) Jobhoppen mee in de hand gewerkt door werkgevers

(5/6) Ontex installeert zonnedak van 2,2 MWp

>> Meer blikvangers

ENGINEERINGNET.BE - Het onderzoeksveld van de lichtmicroscopie heeft zich de afgelopen jaren snel ontwikkeld. Door de uitvinding van een techniek genaamd superresolutie-fluorescentiemicroscopie kunnen sinds kort zelfs de kleinere onderdelen van een levende cel in beeld worden gebracht.

Met een slimme aanpassing werden de grenzen nog verder opgerekt. Waar eerder objecten van maximaal 10 tot 20 nanometer in beeld konden worden gebracht, maakt hun methode het mogelijk om scherp stellen op structuren van maar liefst 3 nanometer.

Antoni Van Leeuwenhoek kwam in de zeventiende eeuw al in de buurt van de zogeheten ‘diffractielimiet’, een theoretische grens waarop twee naast elkaar gelegen punten nog te zien zijn met behulp van een lichtmicroscoop.

De diffractielimiet leek lange tijd een harde grens te zijn, bepaald door de natuurwetten. Maar door slimme trucs toe te passen lukte het natuurkundigen toch om onder de theoretische limiet te duiken. Niet lang geleden, in 2014, werd de Nobelprijs voor Scheikunde uitgereikt aan de drie onderzoekers die de ‘superresolutie-fluorescentiemicroscopie’ uitvonden.

Bij die techniek worden bepaalde eiwitten of moleculen met behulp van genetische modificatie fluorescerend gemaakt. Het zwakke lichtsignaal dat ze uitzenden kan vervolgens worden opgevangen met behulp van een lichtmicroscoop.

Onderzoeker Bernd Rieger: ‘Het probleem met het fluorescent maken van eiwitten is alleen dat het in de praktijk niet lukt om alle eiwitten van een bepaalde soort te labelen, maar maximaal 30 tot 50%. Als je vervolgens gaat meten, zie je een aantal losse, lichtgevende punten, maar niet de volledige structuur die je in beeld probeert te krijgen.’

Om dit probleem op te lossen hebben de onderzoekers een aanpassing bedacht op de superresolutie-microscopie, die te vergelijken is met wat in de fotografie ‘compositing’ wordt genoemd: het op elkaar stapelen van meerdere foto’s om zo een samengesteld beeld te krijgen.

Onderzoeker Sjoerd Stallinga: ‘Het middelen van de informatie van verschillende metingen werd al gedaan in de elektronenmicroscopie. Maar dat is een compleet andere technologie. Het kostte promovendus Hamidreza Heydarian twee jaar om de techniek om te bouwen voor lichtmicroscopie.’

Een probleem was ook dat het veel rekenkracht vergt om de data van honderden, zo niet duizenden ‘opnames’ te combineren. Met een normale computer kostte het een aantal dagen om uit alle data een eenduidig beeld op te bouwen, maar dankzij de game-industrie bestaan er al grafische kaarten die ontzettend goed parallel kunnen rekenen.

Een programmeur van het Amsterdamse eScience Center sloot zich bij het project aan en bouwde een bestaand algoritme voor normale pc’s om tot een algoritme waarmee de onderzoekers op de grafische kaart konden rekenen. Het resultaat is dat de metingen nu binnen een paar uur tot één beeld kunnen worden gecombineerd.

Het onderzoek brengt de elektronenmicroscopie en de lichtmicroscopie dichter bij elkaar. Dat is belangrijk omdat beide technieken verschillende inzichten opleveren en dus complementair zijn, maar qua mogelijkheden nog ver uit elkaar liggen.

Stallinga: ‘De beste elektronenmicroscopen zijn 30 tot 50 keer krachtiger dan de beste lichtmicroscopen. Het dichter bij elkaar brengen van de twee werelden zou kunnen leiden tot nieuwe biologische inzichten.‘

Volgens de onderzoekers moet het met hun techniek, die nu het niveau van de 3 nanometer haalt, ook mogelijk zijn om structuren ter grootte van 1 nanometer in beeld te brengen. Daaronder worden de afmetingen van de fluorescerende labels een beperkende factor. << (Guy Leysen) (bron en foto: TU Delft)


Leestip
“Template-Free 2D Particle Fusion in Localization Microscopy”, Hamidreza Heydarian, Florian Schueder, Maximilian T. Strauss, Ben van Werkhoven, Mohamadreza Fazel, Keith A. Lidke, Ralf Jungmann, Sjoerd Stallinga en Bernd Rieger, Nature Methods
DOI: 10.1038/s41592-018-0136-6

Abonneer op onze nieuwsbrief

Reageer of publiceer aanvullende informatie
Mis ook dit niet...

Ataya & Partners benoemt Xavier Huysmans tot CEO

Xavier Huysmans is aangesteld als CEO van Ataya & Partners, de recent opgerichte joint venture van Hightech Partners en professor Georges Ataya, en gaat een team van 20 experts aansturen.

Ondertekening raamakkoord versterking CBRNe-expertisecentrum

Om België beter voor te bereiden op chemische, biologische, radiologische en nucleaire incidenten (CBRN), is een expertisecentrum opgericht in de schoot van het Nationaal Crisiscentrum.

FANC staat heropstart Tihange 2 toe

Het FANC heeft de uitgevoerde betonreparaties en aanbrenging van een nieuwe dakplaat in het bunkergebouw van Tihange 2 goedgekeurd. Uitbater ENGIE Electrabel mag deze dus terug opstarten.

Robotsoftware maakt cobots menselijker

VUB-onderzoeker Ilias El Makrini heeft een software-oplossing ontwikkeld die de samenwerking tussen mens en cobot vergemakkelijkt. Dit was onderdeel van het Claxon-onderzoeksproject.

Binnenschepen ingezet voor transport onderdelen en afgewerkte producten

Honda is van start gegaan met de aanvoer van containers via binnenschepen vanuit de haven van Antwerpen naar Gent, waarmee het bedrijf inzet op 'groen' en duurzaam transport.

MIVB test zelfrijdende pendelbusjes

De openbare vervoersmaatschappij MIVB test sinds kort elektrische zelfrijdende pendelbusjes in het Woluwepark in Brussel. De reizigers kunnen deze gratis gebruiken vanaf eind juni.

Nieuwe Southco thread-in veerbelaste plunjer voor dunne panelen - techniek

Southco heeft zijn lijn veerbelaste plunjers uitgebreid met een nieuwe thread-in uitvoering die snelle installatie en verwijdering door dunne panelen in krappe ruimtes mogelijk maakt.

Antwerpse EuroPilot Center koopt nieuwe vluchtsimulator

Het Antwerpse EuroPilot Center, een Approved Training Organization (ATO), schafte een ALSIM AL42FSTD vluchtsimulator aan, die in hun nieuwe Integrated Airline Career Program ingezet zal worden.

Flexibele Ethernet-kabels CC-Link IE Field certificaat

CAT5e of CAT6 kabels zijn onmisbaar voor de implementatie van Industrie 4.0 in de automatisering. igus heeft haar flexibele Ethernet-kabels CFBUS.045 en CFBUS.049 doorontwikkeld, voor het gebruik in kabelrupsen. De nieuwe kabels zijn nu getest door onafhankelijke instituten en verkregen het certificaat voor CC-Link IE protocollen.

Partners