MultiSmartSTED – Mehrskalige, smarte STED-Mikroskopie

• Antragstellerin: Simone Vera Ezendam
• Fachliche Zuordnung: Biophysik ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 549029507

Zellen sind höchst komplexe Maschinen mit Prozessen, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und über verschiedene Längenskalen hinweg ablaufen, von Nanosekunden bis Sekunden und von Nanometern bis Mikrometern. Allerdings ermöglichen uns unsere derzeitigen Methoden nicht, diese Dynamik umfassend in Echtzeit zu beobachten. Dieses Projekt zielt darauf ab, diese Einschränkung zu überwinden, indem eine neuartige Technik namens STARSS STED eingeführt wird, die in ein anspruchsvolles Mikroskopie-Framework namens MultiSmartSTED (Multiskalige Smart-STED-Mikroskopie) integriert wird. Das Ziel dieses Vorhabens besteht darin, STARSS STED zu entwickeln, inspiriert von den jüngsten Fortschritten in der Fluoreszenzmikroskopie, die besonders mit dem Nobelpreis für Superauflösungsmikroskopie im Jahr 2014 anerkannt wurden. Diese Techniken ermöglichen Bildgebung im Nanometerbereich, wobei die STED (STimulated Emission Depletion) -Mikroskopie ein prominentes Beispiel ist. STARSS STED nutzt auf innovative Weise stimulierte Emission zur Verbesserung von Fluoreszenz-Anisotropiemessungen. Dieser Ansatz ermöglicht die Untersuchung der rotationsbedingten Diffusion - eines schnellen Prozesses, der, zum Beispiel, Einblicke in die Dynamik und Zusammensetzung zellulärer Membranen bietet. Folglich verspricht STARSS STED neue Erkenntnisse über grundlegende biologische Prozesse auf molekularer Ebene zu enthüllen. Im Anschluss daran wird STARSS STED nahtlos in das MultiSmartSTED-Framework integriert. Durch den Einsatz fortschrittlicher Algorithmen und Automatisierung wird MultiSmartSTED Bildparameter in Echtzeit optimieren. Ermöglicht wird so eine Anpassung der Modalität in Echtzeit und eine konsistente Überwachung zellulärer Regionen. Diese Integration vereint drei Modalitäten: Weitfeldmikroskopie, STED-Mikroskopie und STARSS STED. Zusammen bieten diese Modalitäten beispiellose Möglichkeiten, eine breite Palette von Raum-Zeit-Skalen zu erkunden und werden tiefere Einblicke in das dynamische Verhalten lebender Zellen zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Schweden
• Gastgeberin: Professorin Dr. Ilaria Testa