I ricercatori del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) hanno sviluppato un nuovo metodo di microscopia a fluorescenza:la nanoscopia STEDD (Stimulation Emission Double Depletion) produce immagini di altissima risoluzione con sfondo soppresso. Il nuovo metodo produce una migliore qualità dell'immagine, che è vantaggioso quando si analizza tridimensionale, strutture subcellulari densamente organizzate. STEDD, un ulteriore sviluppo del metodo STED, è ora presentato in Fotonica della natura .

La microscopia ottica trova ampia applicazione nel settore delle scienze della vita. Tra gli altri, è usato per esaminare le cellule viventi in modo minimamente invasivo. Risoluzione della microscopia ottica convenzionale, però, è limitato alla metà della lunghezza d'onda della luce, cioè circa 200 nm, tale che le strutture cellulari più fini sono sfocate nell'immagine. Negli anni passati, sono stati sviluppati vari metodi di nanoscopia che superano il limite di diffrazione e producono immagini di altissima risoluzione. Stefan W. Inferno, Eric Betzig, e William Moerner hanno ricevuto il Premio Nobel per la Chimica per i loro metodi di nanoscopia nel 2014. Ora, i ricercatori del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) hanno perfezionato il metodo di nanoscopia STED (Simulated Emission Depletion) sviluppato da Hell modificando l'acquisizione delle immagini in modo tale da eliminare efficacemente lo sfondo. La qualità dell'immagine migliorata che ne risulta è particolarmente vantaggiosa per l'analisi quantitativa dei dati di dati tridimensionali, molecole e strutture cellulari densamente organizzate. Il nuovo metodo di nanoscopia denominato STEDD (Stimulated Emission Double Depletion) sviluppato dal team del Professor Gerd Ulrich Nienhaus dell'Institute of Applied Physics (APH) e dell'Institute of Nanotechnology (INT) di KIT è presentato in Fotonica della natura .

Nella microscopia a fluorescenza, il campione da studiare viene scansionato con un fascio di luce fortemente focalizzato per fare in modo che le molecole di colorante emettano luce di fluorescenza. I quanti di luce sono registrati pixel per pixel per costruire l'immagine. Nella nanoscopia STED, il raggio di eccitazione utilizzato per la scansione è sovrapposto a un altro raggio, il cosiddetto raggio STED. La sua intensità luminosa si trova attorno al raggio di eccitazione. Al centro, è zero. Inoltre, il raggio STED viene spostato verso lunghezze d'onda maggiori. Il raggio STED utilizza l'effetto fisico descritto per la prima volta da Albert Einstein 100 anni fa, vale a dire, emissione stimolata, per spegnere l'eccitazione fluorescente ovunque, tranne al centro dove il raggio STED ha intensità zero. In questo modo, l'eccitazione è limitata e per la scansione risulta un punto luminoso più nitido. L'immagine STED altamente risolta, però, ha sempre uno sfondo a bassa risoluzione, che è dovuto all'esaurimento stimolato incompleto e all'eccitazione della fluorescenza da parte del raggio STED stesso.

Il team di Gerd Ulrich Nienhaus ha ora esteso questo metodo STED con un altro raggio STED. Il raggio STED2 segue il raggio STED con un certo ritardo ed elimina il segnale utile al centro, tale che rimane solo l'eccitazione di fondo. "Il metodo STED si basa sulla registrazione di due immagini, " Spiega il professor Nienhaus. "I fotoni registrati prima e dopo l'arrivo del raggio STED2 contribuiscono alla prima e alla seconda immagine, rispettivamente." La seconda immagine contenente solo lo sfondo viene sottratta pixel per pixel, con un fattore di peso specifico, dalla prima immagine che contiene il segnale utile più lo sfondo. Il risultato è un'immagine senza sfondo con la massima risoluzione.