STED Konfokalmikroskop (Erneuerung)

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 583687990

Mit dem vorliegenden Antrag soll ein existierendes Konfokalmikroskop am Ende seiner Nutzungsdauer mit Hilfe eines Stimulated Emission Depletion (STED) -Moduls erneuert und ertüchtigt werden. Danach wird das Mikroskop i) zusätzliche Bildgebungskapazität und redundante Absicherung für das neue Konfokalsystem bereitstellen, welches Ende des Jahres in der Facility installiert wird, und ii) die Fähigkeit zu Superresolutionsmikroskopie bieten, wofür es einen klaren aber bisher unzureichend gedeckten Bedarf der biomedizinischen Arbeitsgruppen gibt. Die Auflösung konventioneller Mikroskope ist durch Beugung begrenzt, welche die Fokussierung des Anregungslichts auf ein beliebig kleines Volumen verhindert. Für typische biologische Proben entspricht dies in etwa der halben Wellenlänge des Anregungslichts, also ca. 200-300 nm für die üblichen Fluoreszenzfarbstoffe. Dabei finden sich viele wichtige biologische Strukturen und Prozesse knapp unterhalb dieser Größenskala. Um diese direkt mit bildgebenden Verfahren zu untersuchen, wird also eine Methode benötigt, mit der diese physikalische Grenze umgangen werden kann. Dazu gehören z.B. die Kolokalisation von Proteinen innerhalb einzelner Organellen, die Organisation von zytoskeletalen Strukturen und Zellkontakten, oder die Interaktion einzelner Viruspartikel mit antimikrobiellen Peptiden. Diese können allesamt kaum mittels konventioneller, beugungsbegrenzter Mikroskopie untersucht werden, werden aber bei Auflösungen von weniger als 50 nm experimentell zugänglich. Dafür bevorzugen wir für den Core Facility-Einsatz die Stimulated Emission Depletion (STED) - Methode. Hierbei werden Fluorophore erst in einem größeren, beugungslimitierten Bereich angeregt. Die Anregung wird dann mittels eines zweiten Lasers überall wieder abgeregt, mit Ausnahme einer kleinen, zentralen, nicht beugungslimitierten Region. Dieser kleine Punkt wird dann genutzt, um das Objekt mit Superresolution abzurastern. STED-Module können prinzipiell an jedes Mikroskop montiert werden, das auch mit einem Konfokalscanner ausgerüstet werden kann. Es ist daher möglich, existierende Konfokalmikroskope nachträglich mit einem STED-Modul zu ertüchtigen, und so superresolutionsfähig zu machen. Mit dem vorliegenden Antrag wollen wir daher ein STED-Modul beschaffen, mit dem ein existierendes Konfokalsystem erneuert und ertüchtigt werden soll. Das modernisierte Mikroskop wird weiterhin als reguläre Konfokalsystem nutzbar sein, und wird im STED-Modus eine laterale Auflösung von < 40 nm in echten biologischen Proben bieten. Die Erneuerung wird die Lebensdauer des Mikroskops um mindestens eine weitere Antragsperiode verlängern. Dabei werden die meisten Komponenten weiter genutzt, im Einklang mit den Nachhaltigkeitszielen der DFG und der Universität. Gleichzeitig wird die Facility so mit einem dringend benötigten Bildgebungsverfahren ausgestattet, für das es an der Universität einen großen aber unzureichend abgedeckten Bedarf gibt.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Stimulated Emission Depletion (STED) Superresolutions-Modul für ein existierendes Konfokalmikroskop
• Gerätegruppe: 5090 Spezialmikroskope
• Antragstellende Institution: Universität Ulm
• Leiter: Professor Dr. Gilbert Weidinger