Fluoreszenzmikroskopie

FluoreszenzMikroskopie bezeichnet eine Gruppe von Lichtmikroskopie-Verfahren, die fluorierende Moleküle in Proben zur Sichtbarmachung nutzen. Nach Anregung mit Licht einer passenden Wellenlänge emittieren diese Moleküle Licht mit längerer Wellenlänge. Durch Filter und Detektoren wird das Emissionssignal vom Anregungslicht getrennt, wodurch Strukturen sichtbar gemacht werden, die mit konventionellen Methoden oft schwer zu erkennen sind.

Grundprinzipien sind die Markierung der Proben mit Fluorophoren sowie der Aufbau des Mikroskops, das aus einer Lichtquelle, Objektiv, einem dichroitischen Spiegel und Emissionsfiltern besteht. Das Anregungslicht wird scharf auf das Objekt fokussiert, Emission wird durch Filter separiert und erfasst. Je nach Technik lassen sich optische Schnitte erzeugen oder ganze Ebenen aufnehmen, was besonders für dreidimensionale Strukturen hilfreich ist.

Techniken umfassen Weitfeld- und konfokale Systeme, Spinning-Disk-Konfokalisation sowie Zwei-Photonen-Fluoreszenzmikroskopie. Letztere ermöglicht eine größere Eindringtiefe in Gewebe mit geringerer Photodamage. Gleichzeitig ermöglichen neue Superauflösungs-Methoden wie STED, PALM und STORM die Auflösung jenseits der Beugungsgrenze, was präzisere Lokalisationen kleiner Strukturen ermöglicht.

Fluorophoren umfassen organische Farbstoffe, fluoreszierende Proteine (z. B. GFP) und Quantum Dots. Markierungsmethoden reichen von Immunfluoreszenz über FISH bis zur genetischen Kodierung fluoreszierender Proteine. Die Technik wird häufig in der Zell- und Molekularbiologie, der Medizin sowie der Materialwissenschaft eingesetzt, oft in Mehrkanal-Experimente zur Bestimmung von Kollokalisationen.

Historisch entwickelte sich die FluoreszenzMikroskopie seit den 1950er-Jahren; Marvin Minsky konstruierte 1955 das ersten konfokalen Aufbau, kommerzielle Systeme folgten später. Heute ergänzen Software-basierten Verfahren wie Deconvolution und 3D-Rekonstruktion die Hardware und ermöglichen quantitative Analysen.