superauflösende

Superauflösende Mikroskopie bezeichnet Verfahren, die die räumliche Auflösung optischer Abbildungen über die Beugungsgrenze hinaus erhöhen. Die Beugungsgrenze, nach Abbe, bestimmt den minimalen Abstand zweier Punkte, der noch getrennt sichtbar ist. Im sichtbaren Licht liegt diese Grenze typischerweise bei einigen hundert Nanometern, je nach Wellenlänge und Numerischer Apertur. Ziel ist es, Strukturen mit Abständen darunter sichtbar zu machen oder deren Lage präzise zu lokalisieren.

Zu den Hauptkategorien gehören optische Ansätze wie STED, SIM und PALM/STORM. STED nutzt eine Depletion-Behandlung, um die Emissionsfläche zu verkleinern; SIM verwendet strukturierte Lichtmuster, um die effektive Abtastauflösung zu erhöhen; PALM und STORM rekonstruieren Bilder aus der Lokalisierung einzelner Fluorophore mit hoher Präzision. Diese Methoden erfordern spezialisierte Hardware, geeignete Fluorophore und oft mehrere Aufnahmen, was sie zeitlich anspruchsvoll macht.

Zusätzlich existieren rechnerische Methoden, darunter Deconvolution, Super-Resolution Reconstruction und Deep-Learning-Verfahren, die aus gewöhnlichen Aufnahmen eine höhere Auflösung ableiten. Solche Ansätze können Systeme ergänzen oder Aufnahmen in kürzerer Zeit ermöglichen, weisen jedoch tendenziell mehr Artefakte auf und benötigen hochwertige Eingangsdaten sowie sorgfältige Validierung.

Anwendungsfelder finden sich überwiegend in Biologie, Zell- und Neurobiologie sowie Materialwissenschaften, wo feine Strukturen sichtbar werden müssen. Herausforderungen umfassen Photodynamik und Photobleaching, Labeling-Dichte, Kosten der Systeme und potenzielle Rekonstruktionsartefakte. Der Begriff entstand in den 1990er Jahren in Verbindung mit der Beugungsgrenze und hat sich zu einer breit eingesetzten Technikkategorie entwickelt.